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La formation de la Lune [modifier] Lhypothèse la mieux acceptée est celle de limpact géant : une collision entre la jeune Terre et Théia, un objet de la taille de Mars, aurait éjecté de la matière autour de la Terre, qui aurait fini par former la Lune que nous connaissons aujourdhui. De nouvelles simulations publiées en août 2001 soutiennent cette hypothèse. Cet impact est daté à 42 millions dannées après la naissance du système solaire, soit il y a 4,526 milliards dannées. Elle est aussi corroborée par la comparaison entre la composition de la Lune et celle de la Terre : on y retrouve les mêmes minéraux, mais dans des proportions différentes. Ce sont les substances les plus légères qui auraient été éjectées le plus facilement de la Terre lors de limpact et que lon retrouve en plus grande quantité sur la Lune. Le principal élément qui confirme cela est le 54Fe, en effet, cet isotope du fer est bien présent sur Mars dans les même proportions que le 57Fe, mais sur la Terre et la Lune, il existe en quantité très faible. Seulement, pour quil puisse sévaporer, il faut quil soit chauffé à plus de 2 000 °C pendant un temps important. La principale thèse pour expliquer cet échauffement est la collision Terre/Lune. À lexception de Mercure et Vénus, toutes les planètes du système solaire possèdent des satellites naturels qualifiés de lunes. Jupiter et Saturne, en revanche, en possèdent respectivement 63 et 60 de tailles et formes très variées. Dans les années 1970, on connaissait 32 lunes dans le système solaire, on en distingue aujourdhui plus de 140. Composition et structure interne [modifier] Il y a plus de 4,5 milliards dannées, la surface de la Lune était un océan de magma liquide. Les scientifiques pensent quun des types de roches lunaires présent en surface, la norite KREEP, (KREEP pour K-potassium, Rare Earth Elements [terres rares], P-phosphore) représente lultime évolution de cet océan de magma. Cette norite KREEP est en effet très enrichie en ces éléments chimiques que lon désigne par le terme « déléments incompatibles » : ce sont des éléments chimiques peu enclins à intégrer une structure cristalline et qui restent préférentiellement au sein dun magma. Pour les chercheurs, les norites KREEP sont des marqueurs commodes, utiles pour mieux connaître lhistoire de la croûte lunaire, que ce soit son activité magmatique ou ses multiples collisions avec des comètes et dautres corps célestes. La croûte lunaire est recouverte dune couche poussiéreuse appelée régolithe. La croûte et le régolithe sont inégalement répartis sur la Lune. Lépaisseur de régolithe varie de 3 à 5 mètres dans les mers, jusquà 10 à 20 mètres sur les hauts plateaux. Lépaisseur de la croûte varie de 0 à 100 kilomètres selon les endroits. Au premier ordre on peut considérer que la croûte de la face visible est deux fois plus fine que celle de la face cachée. Les géophysiciens estiment aujourdhui que lépaisseur moyenne serait autour de 35-45 kilomètres sur la face visible alors que jusquaux années 2000 ils pensaient unanimement que celle-ci faisait 60 kilomètres dépaisseur. La croûte de la face cachée atteint, elle, environ 100 kilomètres dépaisseur maximum. Les scientifiques pensent quune telle asymétrie de lépaisseur de la croûte lunaire pourrait expliquer pourquoi le centre de masse de la Lune est excentré. De même cela pourrait expliquer certaines hétérogénéités du terrain lunaire, comme la prédominance des surfaces volcaniques lisses (Maria) sur la face visible. Par ailleurs, les innombrables impacts météoritiques qui ont ponctué lhistoire de la Lune ont fortement modifié sa surface, en creusant de profonds cratères dans la croûte. La croûte pourrait ainsi avoir totalement été excavée au centre des bassins dimpact les plus profonds. Cependant, même si certains modèles théoriques montrent que la croûte a entièrement disparu par endroit, les analyses géochimiques nont pour le moment pas confirmé la présence daffleurements de roches caractéristiques du manteau. Parmi les grands bassins dimpact, le bassin South Pole Aitken, avec ses 2 500 km de diamètre, est le plus grand cratère dimpact connu à ce jour dans le système solaire. Selon les données disponibles à ce jour, le manteau est vraisemblablement homogène sur toute la Lune. Cependant, certaines hypothèses proposent que la face cachée comporterait un manteau légèrement différent de celui de la face visible, ce qui pourrait être à lorigine de la différence de croûte entre les deux hémisphères. De la même manière, peu dinformations sont aujourdhui disponibles pour contraindre la présence dun noyau. Les données de télémétrie laser (Lunar Laser Ranging) accumulées depuis les missions Luna et Apollo permettent toutefois aux scientifiques de penser quun petit noyau de 300-400 km de rayon est bien présent. Celui-ci est beaucoup moins dense que celui de la Terre (ne contient pas ou très peu de fer) et pourrait être partiellement fluide. Comparé à celui de la Terre, la Lune a un champ magnétique très faible. Bien que lon pense quune partie du magnétisme de la Lune est intrinsèque (comme pour une bande de la croûte lunaire appelé Rima Sirsalis), la collision avec dautres corps célestes pourrait avoir donné certaines des propriétés magnétiques de la Lune. En effet, une vieille question en science planétaire est de savoir si un corps du système solaire privé datmosphère, tel que la Lune, peut obtenir du magnétisme suite à des impacts de comètes et dastéroïdes. Des mesures magnétiques peuvent également fournir des informations sur la taille et la conductivité électrique du noyau lunaire, données qui aident les scientifiques à mieux comprendre les origines de la Lune. Par exemple, si le noyau contient plus déléments magnétiques (tels que le fer) que ceux qui existent sur la Terre, lhypothèse de limpact perd de la crédibilité. La Lune a une atmosphère très ténue. Une des sources de cette atmosphère est le dégazage, cest-à-dire le dégagement de gaz, par exemple le radon, en provenance des profondeurs de la Lune. Une autre source importante est le gaz amené par le vent solaire, qui est brièvement capturé par la gravité lunaire. Lhypothèse actuellement la plus populaire au sujet de la provenance de cette eau propose une origine cométaire à leau lunaire. Les comètes, de grosses boules de neige sale, en percutant la Lune il y a plusieurs milliards dannées, se seraient vaporisées, créant ainsi une atmosphère provisoire. La vapeur deau contenue dans cette atmosphère se serait condensée puis aurait givré sur le sol. La glace située au fond des cratères du pôle sud aurait pu se conserver pendant deux milliards dannées, le fond de ces cratères nétant jamais exposé aux rayons du soleil (en raison de linclinaison très légère de laxe de la Lune par rapport à lécliptique, 1,5424°). De même au pôle nord, où leau glacée serait protégée par une couche de régolithe de 40 cm dépaisseur. Les scientifiques estiment le volume deau présent sur la Lune à un milliard de mètres cubes, une quantité suffisante pour rendre son exploitation intéressante par déventuels explorateurs. De lhydrogène et de loxygène pourraient en être extraits par des stations alimentées par panneaux solaires ou par énergie nucléaire. Cela rendrait possible une colonisation permanente de la Lune. Le dioxygène est en effet indispensable pour que les colons puissent respirer, et lhydrogène est un carburant pour les fusées. Or transporter régulièrement de lhydrogène et de loxygène depuis la Terre aurait un coût prohibitif. En 2006, les derniers relevés réalisés par le radiotélescope dArecibo braqués sur les cratères polaires constamment dans lombre montrent que la présence de glace deau est encore plus rare quespérée. Léquipe dAlberto Saal de luniversité Brown (États-Unis) a analysé, au spectromètre de masse, des échantillons de billes vitreuse de basalte lunaire ramenés par les missions Apollo 11,15 et 17 entre 1969 et 1971. Elle y a trouvé la présence deau et a conclu que le magma lunaire contenait 745 ppm deau avant sa remontée, soit une proportion semblable à celle de la Terre il y a 4,5 milliards dannées. (Sce Wikipedia) WDW__p/HC.htmWFW
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Plusieurs hypothèses sont évoquées, la capture dun astéroïde, la fission dune partie de la terre par lénergie centrifuge, la co-accrétion de la matière originelle du système solaire. Étant donné linclinaison de lorbite lunaire, il est peu probable que la Lune se soit formée en même temps que la Terre, ou que celle-ci ait capturé la Lune.
On considère aujourdhui que la Lune est un corps différencié : sa structure en profondeur nest pas homogène mais résulte dun processus de refroidissement, de cristallisation du magma originel, et de migration du magma évolué. Cette différenciation a résulté en une croûte (en surface) et un noyau (en profondeur), entre lesquels se trouve le manteau. Cette structure ressemble un peu à ce quon trouve dans la Terre, à la différence près que la Lune est désormais très « froide » et nest plus active comme lest encore la Terre (convection, tectonique, etc.)
La croûte lunaire est composée dune grande variété déléments : uranium, thorium, potassium, oxygène, silicium, magnésium, fer, titane, calcium, aluminium et hydrogène. Sous leffet du bombardement par les rayons cosmiques, chaque élément émet vers lespace un rayonnement, sous forme de rayons gamma, rayonnement dont le spectre (distribution de lintensité relative en fonction de la longueur donde) est propre à lélément chimique. Quelques éléments sont radioactifs (uranium, thorium et potassium) et émettent leur propre rayonnement gamma. Cependant, quelles que soient les origines de ces rayonnements gamma, chaque élément émet un rayonnement unique, que lon appelle une « signature spectrale unique », discernable par un spectromètre. Depuis les missions américaines Clementine et Lunar Prospector, les scientifiques ont construit de nouvelles cartes dabondance géochimique de la surface de la Lune.
Présence d'eau [modifier]
A priori, la quasi absence datmosphère et une température supérieure à 100 °C au Soleil rend impossible la présence deau sur la Lune. Pourtant, les données recueillies par les sondes Clementine et Lunar Prospector à la fin des années 1990 montrent la présence de grandes zones riches en hydrogène, aux pôles sud et nord. Or lhydrogène est un des constituants de leau avec loxygène. À la fin de sa mission, la sonde Lunar Prospector a même été précipitée dans le fond dun cratère censé contenir de la glace deau. On pensait que lécrasement dégagerait de la vapeur deau, détectable par les télescopes terrestres, apportant ainsi une preuve supplémentaire de la présence deau sur la Lune. Mais aucune molécule deau na été détectée pendant limpact. Cependant, la probabilité den voir était très faible : la sonde étant petite, lénergie dégagée lors de limpact nétait pas forcément suffisante pour vaporiser de leau.