Lune : pourquoi sa face cachée et sa face visible sont si différentes

Les origines de la Lune demeurent à ce jour entourées de mystères, bien que les théories à ce sujet abondent. La plus répandue de nos jours est que notre satellite serait le fruit d'une collision entre notre Planète, alors dans ses jeunes années, et un autre corps d'une taille approximant celle de Mars. La Terre, plus massive, aurait été capable de conserver suffisamment de chaleur pour avoir sa propre activité tectonique, tandis que le menu astre lunaire aurait refroidi jusqu'à devenir géologiquement inactif, caractérisé par une faible quantité d'eau et une activité tectonique quasi nulle. Néanmoins, les données collectées au fil des décennies, en conjonction avec de tout nouveaux résultats, semblent défier cette hypothèse en soulignant la dichotomie entre la face visible et celle cachée de la Lune.

Cette carte créée grâce à la spectrométrie gamma révèle la répartition de l'élément thorium sur la Lune, démontrant clairement que celui-ci est plus abondant sur sa face visible. © Nasa

Mers lunaires et volcanisme

L'asymétrie entre les deux faces de la Lune est notable. Du côté visible, les maria, ou mers lunaires, constellent la surface de taches sombres, observables à l'œilœil nu. Ne vous laissez pas tromper par leur nom cependant : si les astronomesastronomes les prenaient pour de vastes étendues d'eau par le passé, nous savons aujourd'hui qu'elles sont les vestiges de coulées volcaniques provoquées par l'impact de météorites massives.

Formant 31 % du paysage lunaire côté Terre, ces reliefs caractéristiques sont néanmoins quasiment absents de la face cachée de la Lune, constituant à peine 1 % de sa surface. Cette asymétrie ne manqua pas de surprendre les scientifiques lorsque, dans les années 1950 et 1960, les premières images de « l'arrière » du satellite furent collectées par des missions russes. 

Grâce aux avancées récentes de la science, une combinaison d'observations, de manipulations et de modélisationmodélisation informatique a permis aux chercheurs d'y voir enfin un peu plus clair quant à l'origine de cette différence notable et, par extension, l'origine de la Lune elle-même. Les maria se distinguent par une signature rocheuse spécifique baptisée Kreep, acronyme des principaux éléments qui la constituent : potassiumpotassium (K), terres raresterres rares (« Rare Earth Elements ») et phosphorephosphore (P). Or, il se trouve que le potassium, l'uraniumuranium et le thoriumthorium présents dans ce type de roches sont tous les trois radioactifs, une particularité non négligeable lorsqu'il s'agit d'expliquer les mécanismes sous-tendant la géodynamique lunaire.

Radioactivité sur la Lune

La chaleur produite par la radioactivitéradioactivité de ces éléments est suffisante pour faire fondre la roche qui les contient et même faire baisser sa température de fusionfusion. Ce phénomène permettrait alors de justifier l'existence d'un volcanismevolcanisme lunaire, alimenté par des processus à l'échelle atomique et non tectonique. Des expériences menées en laboratoire ont permis d'explorer les implications de ce fonctionnement et de mieux cerner la chronologie des événements volcaniques survenus sur la Lune par le passé.

« Du fait de l'absence relative de processus d'érosion, la surface de la Lune porteporte encore les vestiges des événements qui ont marqué le Système solaireSystème solaire dans sa jeune histoire, explique Matthieu Laneuville, coauteur de l'étude parue dans la revue Nature Geoscience. En particulier, les régions de la face visible présentent des concentrations d'éléments radioactifs comme l'uranium et le thorium supérieures à toute autre partie de la Lune. Comprendre l'origine de ces zones riches en U et Th peut nous aider à élucider les premières étapes de la formation de la Lune et, par là même, les conditions sur Terre lorsque celle-ci était encore jeune. »