Après plus de cinquante ans, des chercheurs ont enfin démêlé la structure intérieure de la Lune, montrant que notre compagnon céleste abrite un noyau interne solide comparable à celui de la Terre. Les détails de ces travaux, dirigés par une équipe française, sont publiés dans la revue Nature.
Une graine de 500 km de diamètre
Les astronomes se sont longtemps interrogés sur la structure de la Lune. Durant la première moitié du 20e siècle, certains pensaient que notre satellite était un monde rocheux « primitif », comme les lunes de Mars Phobos et Deimos. À l’inverse, d’autres plaidaient pour une géologie interne beaucoup riche et complexe.
De nouvelles données nous sont ensuite venues des missions Apollo. Sur place, les astronautes ont en effet laissé plusieurs sismomètres. Ces instruments ont enregistré des milliers de tremblements de terre lunaires, permettant ainsi de recueillir des données précieuses sur la structure interne de notre satellite. Il est finalement ressorti de ces relevés que la Lune se composait d’une croûte, d’un manteau et d’un noyau. Cependant, malgré ces données, une question demeurait encore : de quoi se compose véritablement le cœur de la Lune ?
En 2011, en s’appuyant sur les données d’Apollo, la NASA avait avancé l’idée que ce noyau était divisé en deux. Il serait composé d’un noyau solide riche en fer d’environ 482 kilomètres de diamètre enroulé d’un noyau externe fluide. De nouveaux travaux dirigés par des chercheurs de l’Université de la Côte d’Azur et de l’Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides, en France, confirment cette hypothèse, à quelques différences près.
Sur la base des ensembles de données préexistants combinés à des données de télémétrie permettant de mesurer les déformations de la Lune induites par les effets de marées, l’équipe a déterminé que le noyau interne de la Lune est constitué d’un métal d’une densité proche de celle du fer et que ce noyau mesure environ 500 kilomètres de diamètre. Cela représente environ 15% de la largeur totale de la Lune.
Des mouvements de matière dans le manteau de la Lune
Ces travaux ont également fourni des preuves d’un mouvement de matière dans le manteau de la Lune avant que cette couche ne se refroidisse en une masse principalement solide. Les chercheurs soutiennent que ce renversement du manteau pourrait expliquer la présence de fer sur la surface lunaire. Au fur et à mesure que des matériaux plus chauds montaient à travers le manteau, l’ancienne activité volcanique aurait en effet déposé du fer à la surface où il se serait finalement refroidi.
Cette découverte pourrait également aider les chercheurs à percer davantage l’histoire de son champ magnétique aujourd’hui disparu. À la fin de cette phase de refroidissement et de cristallisation de l’océan de magma, certains matériaux sont ainsi remontés en surface pour former ensuite la croûte, mais d’autres auraient également coulé, dont de l’ilménite, un oxyde de fer et de titane relativement dense, pour venir s’accumuler au niveau de la limite noyau-manteau. L’arrivée de ce matériel froid au fond du manteau pourrait alors avoir créé un pulse de flux de chaleur (une brusque augmentation temporaire du flux de chaleur) menant à la génération d’un puissant, mais temporaire, champ magnétique.
