Bienvenue sur la face cachée de la Lune

Atterrissage près du pôle Sud, dans un cratère d’impact immense, sur une surface relativement lisse – contraintes mécaniques obligent. Guidé par des relais de communication en orbite, le robot de la mission chinoise Chang’e 6 s’est posé en douceur le 1^er juin 2024. Sa pelle et sa perceuse ont gratté le sol, prélevant précisément 1935,3 grammes de matière. Trois jours plus tard, le module ascenseur les a ramenés en orbite lunaire, enfermés dans une capsule, laquelle a atterri en parachute le 25 juin dans le désert de la Mongolie intérieure, un peu après 14 h. Les précieux grains de sable lunaires ont ensuite été envoyés dans tous les laboratoires chinois, et aujourd’hui, ça y est, leur analyse commence à être publiée.

Du côté obscur

Voici donc la première analyse palpable de la face cachée de la Lune, la première description matérielle de l’endroit le plus mystérieux du ciel, celui qui nous échappe le plus effrontément, du simple fait que la Lune tourne aussi vite sur elle-même qu’autour de la Terre. Jusque-là, nous n’avions que des images. À commencer par les clichés brouillés captés en 1959 par la sonde soviétique Luna 3, première vision du côté obscur. “La face cachée de la Lune, parsemée de cratères froids et de déserts arides, paraît plus monotone. On y trouve probablement de nombreux pics, fosses et trous, mais moins de vastes “mers” lunaires arides comme celles qui forment l’image de ‘l’homme sur la Lune’”, décrivaient les journalistes du magazine Life en publiant les images. Dix ans plus tard, les témoignages des astronautes d’Apollo, qui avant de se poser sur la face visible, on fait un tour de Lune et découvert l’autre côté, ont complété le tableau : “L’arrière ressemble à un tas de sable dans lequel mes enfants jouent depuis un certain temps. Il est tout cabossé, sans définition, juste plein de bosses et de trous”, a témoigné William Anders ; “La surface est essentiellement grise, incolore… comme du plâtre de Paris ou une sorte de sable de plage grisâtre”, complétait James Lowell : les deux membres de la mission Apollo 8 n’auront pas eu le plaisir de se poser sur le sol lunaire, mais ils auront été les premiers à voir de leurs yeux ce lieu fantasmatique. 

Le côté obscur est beaucoup plus clair et strié de cratères d’impacts d’astéroïdes, il y en a partout

Encore aujourd’hui, les 24 astronautes des missions Apollo sont les seuls humains à avoir pu admirer cette vue. Il y eut ensuite de nombreuses cartes, celle de la sonde américaine Lunar Reconnaissance Orbiter en particulier et son incroyable précision (2 mètres de résolution pour les meilleures images). Il y eut aussi de multiples analyses à distance de la composition des roches, des mesures gravitationnelles, des modèles numériques… Mais jamais d’analyse directe sur Terre de la matière de cet endroit si étrange, si original.

Née d’un impact géant

Passées au microscope, aux rayons X ou pulvérisées au spectromètre de masse, ces poussières de la face cachée de la lune remplissent depuis quelques mois les pages des revues scientifiques les plus prestigieuses. Et commencent par offrir une confirmation éclatante de toutes les analyses issues des 382 kilos de matière ramenés de la face visible lors des missions Apollo, qui avaient totalement bouleversé notre vision de notre satellite. “C’est en étudiant ces échantillons qu’on a compris que la Lune n’a pas été captée en orbite autour de la Terre, mais qu’elle est née d’un impact géant, entre la Terre et une protoplanète, au tout début de l’histoire du Système solaire, rappelle Frédéric Moynier, spécialiste des échantillons lunaires à l’université Paris Cité et à l’Institut de physique du Globe de Paris. Mais le doute subsistait : est-ce que ces quelques relevés sont représentatifs ? Si on allait à seulement dix endroits de la Terre pour récolter des échantillons, nous serions loin d’avoir une bonne idée de la géologie…” Verdict positif donc, d’après l’analyse des éléments volatils présents dans les roches ramenées par Chang’e 6 : en quantifiant la quantité de soufre, les géochimistes ont pu confirmer que, comme sur la face visible, ces roches sont appauvries en hydrogène, en potassium ou en zinc. Cette matière lunaire, elle aussi, a été séchée et dégazée, signe qu’elle a été totalement fondue à sa naissance. 

L’étrangeté

“On n’était pas si faux”, se réjouit le géochimiste qui a eu le privilège de pouvoir participer à l’analyse – sans toucher aux échantillons qui restent pour le moment le domaine réservé des laboratoires chinois. Au passage, les poussières de la face cachée confirment aussi la méthode de comptage des cratères utilisée pour évaluer l’âge des surfaces. Cette méthode extrapolée à partir de la toute petite tranche d’âge des sols arpentés par les missions Apollo, entre 4 et 3 milliards d’années, s’avère en accord avec les échantillons de Chang’e 6, pour certains bien plus jeunes. “Ça confirme ce chronomètre que nous utilisons depuis cinquante ans, et valide toutes les datations des surfaces des autres corps du Système solaire”, insiste le Français.

Mais pour le reste, c’est l’étrangeté qui domine. “La face cachée est très différente de la face visible, il y a beaucoup moins de mers, ces immenses plaines de lave solidifiée, ces zones obscures qu’on voit depuis la terre, décrit Stephen Elardo, planétologue à l’université de Floride. En fait, le côté obscur est beaucoup plus clair… Et il est strié de cratères d’impacts d’astéroïdes, il y en a partout.” “C’est plus accidenté, il y a moins de coulées de lave lisses, il y a eu moins de volcanisme, renchérit Frédéric Moynier. Et on sait grâce aux mesures depuis l’orbite que la croûte est beaucoup plus épaisse. Pourquoi y a-t-il cette différence ? Probablement parce que ce qui est en dessous est différent…”

La matière mise à nu

La nature ne nous a pas déçus. Nous les Terriens qui avions imaginé une Lune à deux faces simplement parce que nous n’en voyons qu’une, avons été confortés : la Lune a bel et bien deux faces différentes. Le côté visible étale ses sombres plaines basaltiques quand le côté obscur est une dentelle de cratères, superposés les uns sur les autres par milliers, à l’infini… dont un énorme, le bassin pôle Sud-Aitken. C’est là que la mission Chang’e 6 a atterri. Un trou béant qui déborde un peu sur la face visible de 2 500 kilomètres de large, 8 kilomètres de profondeur, presque assez grand pour engloutir les Indes et cacher l’Himalaya. Il couvre la moitié de la face cachée, c’est le cratère d’impact le plus grand et le plus ancien de la Lune, le plus grand même du Système solaire. Et c’est le stigmate d’un cataclysme, le second vécu par la Lune, après celui qui lui a donné naissance : un énorme astéroïde a dû frapper sa surface. “C’est un impact si gros qu’il a pu creuser la croûte profondément et mettre à nu la matière qui est dessous, précise Frédéric Moynier. Ça, on n’a jamais vu. Avec les missions Apollo, on n’a pu ramasser que du basalte ou de la croûte.”

4,25 milliards d’années, c’est très, très ancien. Ces fragments sont parmi les plus anciens échantillons de basalte lunaire jamais datés avec précision

Depuis le lancement de la mission chinoise, c’est le grand espoir, et alors que des dizaines de publications scientifiques ont maintenant été publiées, le suspense reste entier : y a-t-il un extrait du manteau lunaire dans les quasi 2 kilos de grains récoltés par Chang’e 6 ? “Nous le cherchons tous, mais nous ne l’avons toujours pas trouvé dans les échantillons, répond Wei Yang, à l’Institut de géologie et de géochimie de l’Académie des sciences chinoises, à Pékin. Il est possible que nous en ayons déjà vu sans les reconnaître. Après tout, personne n’a jamais vu de roches du manteau lunaire auparavant, seulement des roches du manteau sur Terre. Rechercher les premières selon les critères des secondes pourrait être impossible…”

Comme de la farine

Dans les grains récoltés sur le sol, les géochimistes ont tout de même déjà trouvé des choses. “Sur la face cachée aussi, tout est recouvert de cette poussière très fine qui ressemble à de la farine. Ce sont les débris des impacts d’astéroïdes, qui pulvérisent et repulvérisent les roches. La lune est recouverte d’une farine micrométrique. Et dans les 1,9 kg de ce régolithe, ils ont pu isoler des petits bouts de basalte, qui font quelques milligrammes”, décrit Frédéric Moynier. Du basalte : soit de la lave, issue de l’énorme choc. “L’impact du pôle Sud-Aitken a généré une importante couche de fonte”, décrit Yi Chen. Le chercheur et son équipe ont analysé 1 600 fragments provenant de deux échantillons de sol récoltés par Chang’e 6, et sont parvenus à les dater, ont-ils révélé dans une publication en mars dernier : “Ils datent de 4,25 milliards d’années, nos études géologiques et nos analyses lithologiques comparatives indiquent fortement cet âge, qui correspond à la formation du bassin”, conclut le planétologue. “4,25 milliards d’années, c’est très, très ancien, souffle Frédéric Moynier. Ces fragments sont parmi les plus anciens échantillons de basalte lunaire jamais datés avec précision.”

Un cataclysme

Ainsi se précise l’histoire de la face cachée, et de la Lune tout entière : quelque 300 millions d’années après sa naissance, notre satellite a subi un cataclysme. Est-ce ce choc qui a façonné la face cachée, lui donnant ce visage si singulier ? “C’est l’une des hypothèses : l’impact aurait été tellement puissant qu’il aurait transporté de la matière à l’intérieur de la Lune et créé cette dichotomie, détaille Stephen Elardo. Il aurait généré assez de chaleur pour fondre partiellement le manteau, et aurait arraché une partie de ses minéraux et matériaux radioactifs qui se seraient concentrés sur la face visible, entretenant le volcanisme seulement de ce côté.” “Nous ne sommes pas encore en mesure de confirmer cette hypothèse, réagit Wei Yang. Mais je suis enclin à la croire, étant donné qu’un impact aussi massif est susceptible d’affecter le manteau jusqu’à une profondeur de 250 km…”

Les analyses continuent. “Nous avons découvert que la teneur en eau de ce manteau est inférieure à celle des sources de tous les basaltes de la face visible ; une autre étude à paraître révèle que ce manteau lunaire présente également une très faible fugacité de l’oxygène”, précise Wei Yang. Mais pour l’instant, la face cachée garde une partie de son mystère.

Impénétrable…

“Et si l’atmosphère s’est réfugiée sur cette face ? Si, avec l’air, l’eau a donné la vie à ces continents régénérés ? Si la végétation y persiste encore ? Si les animaux peuplent ces continents et ces mers ? Si l’homme, dans ces conditions d’habitabilité, y vit toujours ?”, écrivait Jules Verne dans Autour de la Lune. Certes, la face cachée n’abrite ni eau ni vie. Ni base secrète maléfique ni civilisation cachée, comme dans les fantasmes des auteurs de science-fiction. Ni même de télescope, comme dans les rêves des astronomes, qui aimeraient profiter du calme absolu qui règne là-bas, à l’abri des émissions terrestres, pour sonder l’Univers profond. La vaste étendue grise de poussières reste encore impénétrable. Grise ? Wei Yang, qui les a eues entre les mains, nous corrige : “Elles ressemblent à un amas de fine poudre gris-noir, impossible à distinguer des autres sols lunaires. Si ce n’est qu’en les examinant de plus près, on peut remarquer une différence : les échantillons de la face cachée sont légèrement plus blancs…”