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En image : la carte du champ de gravité de la Lune

La mission Grail a rempli ses objectifs en traçant la carte de la gravité lunaire la plus fine jamais obtenue. Ces nouvelles données confirment l’hypothèse que la Lune s'est bien formée à partir de matériaux éjectés depuis la Terre au cours d’un impact géant survenu au début de l’histoire du Système solaire.

La carte des variations de la gravité lunaire par la mission Grail de la Nasa, en mGal (1 Gal vaut 1 cm/s2). Celle-ci nous montre la Lune sous un angle nouveau, et permet de mieux comprendre sa structure interne et sa composition. © Nasa, ARC, MIT La carte des variations de la gravité lunaire par la mission Grail de la Nasa, en mGal (1 Gal vaut 1 cm/s2). Celle-ci nous montre la Lune sous un angle nouveau, et permet de mieux comprendre sa structure interne et sa composition. © Nasa, ARC, MIT

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Lancées en septembre 2011 en orbite quasi polaire autour de la Lune, les 2 sondes de la mission Grail, baptisées Ebb et Flow, donnent leur premiers résultats après avoir mesuré et cartographié le champ de gravité lunaire depuis le début de 2012 à une altitude de 55 km. Depuis le mois d’août, une deuxième série de mesures a débuté depuis une altitude de seulement 23 km et doit s’achever le 17 décembre.

La réalisation de ces cartes est une prouesse technique car la Lune tourne de manière synchrone avec la Terre, le même hémisphère nous fait donc toujours face. Pour s’affranchir de cette contrainte, la mission a besoin de deux satellites qui fonctionnent en tandem tournant autour de la Lune. Pour tracer les cartes, les sondes mesurent les variations de la distance qui les sépare avec une très grande précision lorsqu’elles survolent la surface lunaire. Ces mesures indiquent les variations de l’attraction gravitationnelle due au relief et aux masses présentes sous la surface lunaire.

Les données ainsi recueillies ont permis d’obtenir une image détaillée de la croûte lunaire qui permettra aux chercheurs d’en apprendre davantage sur la structure interne de la Lune et sa composition. Au terme de leur analyse, les données fourniront également un aperçu plus clair de la façon dont la Terre et les autres planètes rocheuses du Système solaire se sont formées et ont évolué. Les données montrent également que le champ de gravité de la Lune est différent de ceux des autres planètes telluriques du Système solaire.

Carte de la densité de la croûte lunaire, en kg/m3. Le rouge correspond aux régions où la densité est la plus élevée au contraire des régions en bleu, moins denses. Les régions blanches contiennent des basaltes marins et n’ont pas été analysées. Une densité plus faible indiquerait une porosité plus grande. © Nasa, ARC, MIT
Carte de la densité de la croûte lunaire, en kg/m3. Le rouge correspond aux régions où la densité est la plus élevée au contraire des régions en bleu, moins denses. Les régions blanches contiennent des basaltes marins et n’ont pas été analysées. Une densité plus faible indiquerait une porosité plus grande. © Nasa, ARC, MIT

Bombardement intense aux premiers temps de la Lune

Les cartes dévoilées à la réunion de l'Union américaine de géophysique, à San Francisco, donnent en détail plusieurs caractéristiques géologiques nouvelles et nous font redécouvrir celles que nous connaissons déjà.

Elles montrent également que les chocs ont aidé à homogénéiser la densité de la croûte supérieure tout en la brisant largement. Elle est ainsi entrecoupée de larges pans de magma refroidi, connus sous le nom de dikes, qui ont pu se former au cours d’une période d’expansion au début de l’histoire lunaire.

On apprend que l’épaisseur moyenne de la croûte est comprise entre 34 et 43 km, soit 10 à 20 km de moins que ce que suggéraient de précédentes missions. Avec cette épaisseur de croûte, la composition de la Lune est globalement semblable à celle de la Terre. En outre, la croûte supérieure de la Lune possède une densité moins importante et est probablement plus poreuse que prévue. Sous la surface de la Lune, la croûte est presque entièrement pulvérisée, fragmentée à 98 %, suggérant qu'au début de son histoire, la Lune a subi un bombardement intense.


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