La Lune ouvre son cœur pour la première fois

Alors que l’évolution de la Lune est discutée, la nature de sa structure profonde vient d’être tranchée. Cinquante ans après les premières missions spatiales sur la Lune, aucun doute ne subsiste : elle possède bien un noyau solide au centre et fluide en périphérie, comme la Terre. Cette hypothèse vient d’être validée grâce à des travaux menés par des scientifiques du CNRS, d’Université Côte d’Azur, de l’Observatoire de la Côte d’Azur, de Sorbonne Université et de l’Observatoire de Paris-PSL.

Une vingtaine d’années après l’identification d’un noyau externe fluide, l’équipe1 a mis en évidence un noyau solide d’environ 500 km de diamètre, soit environ 15 % de la taille de la Lune. Il est composé d’un métal dont la densité est proche de celle du fer. Des techniques, notamment liées à la rotation de la Lune avaient permis d’identifier clairement le noyau externe fluide. Cependant, le noyau solide était resté indétectable, compte tenu de sa petite taille. L’existence de ce dernier a pu être prouvée2 grâce à l’utilisation de données provenant de différentes missions spatiales et de télémétrie laser-Lune.

Au-delà de cette découverte majeure, certains éléments mis en évidence par les scientifiques semblent accréditer l’hypothèse de déplacements de matériau dans le manteau, la couche intermédiaire entre le noyau et la croûte de la Lune au cours de son évolution. C’est ce que l’on appelle le retournement du manteau lunaire et cela permet d’expliquer la présence d’éléments riches en fer à la surface de la Lune. Comment s’est produit ce phénomène ? Du matériel a pu remonter à la surface et produire des roches volcaniques déposées dans la croûte lunaire. Puis, les éléments trop denses par rapport au matériel environnant dans la croûte, sont retombés et revenus à l'interface entre le manteau et le noyau.

Ces travaux apportent des connaissances indispensables, notamment pour renseigner l’histoire du système solaire et comprendre certains événements, comme la disparition du champ magnétique lunaire : à l’origine cent fois plus puissant que celui de la Terre actuelle, il est aujourd’hui quasiment inexistant.

• 1Travaillant au laboratoire Géoazur (CNRS/Observatoire Côte d’Azur/IRD/Université Côte d’Azur) et à l’Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (Observatoire de Paris-PSL/CNRS).
• 2Ces résultats ont été obtenus grâce aux financements de l'Agence nationale de la recherche (ANR-19-CE31-0026), et d’une Bourse ERC Advanced AstroGeo (885250).