Grand bombardement tardif

Cet épisode, dit GBT chez les spécialistes, est ancien malgré son épithète. On suppose qu’il a eu lieu il y a 4 milliards d’années. La datation résulte des analyses de roches lunaires.

C’est alors qu’eurent lieu, tardifs par rapport à la formation du système solaire, les impacts de météorites géantes qui ont formé à la surface de la lune ce que nous appelons des « mers ». L’aspect de mers s’explique du fait que les cratères d’impact ont été comblés par la matière encore visqueuse du sous-sol.

On va voir !

Image n°2. La face cachée.

Acte 1. Face visible

La lune a deux côtés. Depuis la Terre on voit toujours à peu près le même1 parce que, si au début elle devait tourner sur elle-même à sa façon, la lune a fini par « s’habituer » et, comme beaucoup de satellites naturels ou artificiels, a fini par tourner autour de la Terre en lui présentant toujours la même « face ».

En revanche, elle tourne bien autour de la Terre, en 29 jours à peu près2, de sorte que, vue depuis la Terre, elle n’est pas toujours éclairée de la même façon par le soleil : ce sont les phases de la lune. Sur le schéma ci-dessous, j’ai représenté un exemple de position relative des trois « objets »3 : Terre, Lune, Soleil, avec l’éclairement projeté par le soleil sur la lune ; à droite, en plus gros, j’ai dessiné la proportion de la zone d’ombre produite dans cette configuration, vue depuis la Terre.

De la « face cachée », nous n’avons une idée visuelle que depuis qu’une « sonde » équipée, Luna 3, a permis d’en prendre des photos en 1959. Depuis lors, les photos se sont améliorées. On sait maintenant que les « mers » sont beaucoup plus évidentes sur la face visible, où elles occupent un tiers de la surface environ, que sur la « face cachée », où elles n’occupent que 2 %. On discute de l’âge de ces mers. Il semble que si leur premier âge correspond au GBT et à ses conséquences, un second âge est plus récent, 3 milliards d’années environ, et correspondrait à un épisode de réchauffement du sous-sol.

Image n°3. Une vue ‘ordinaire’ de la lune, avec des jumelles classiques. La face visible, donc.

Quoi qu’il en soit, le principe est le même. Si une météorite géante percute la lune à cette époque-là, la météorite explose en creusant un trou énorme, qui est ensuite comblé par de la matière molle issue du dessous4. A peu près comme quand vous envoyez un gros caillou dans de la boue ou du ciment frais. Mais une des différences importantes, est que votre caillou n’explose pas en percutant la boue : sa vitesse est trop faible, et le choc aussi.

Par la suite, d’autres nombreuses météorites ont percuté la lune, mais elles étaient moins grosses et les cratères d’impact, en conséquence, moins grands, et ils n’ont pas été comblés par la lave interne, ou beaucoup moins. Certains sont assez profonds : souvent près de 4 km, parfois plus. Le plus « creux » a 13 km de profondeur ; c’est Aitken, un grand cratère de 135 km de diamètre environ, près du pôle sud, mais sur la « face cachée »5. Vous pouvez comparer avec le spectaculaire Meteor Crater, en Arizona, qui a 1,2 km de large et 190 m de profondeur ; il paraît un peu minuscule, par comparaison, mais ce n’est pas plus mal. On s’est demandé pourquoi les grosses météorites ne semblent avoir frappé cette surface qu’au moment GBT, ou pourquoi on n’en observe plus depuis quelques milliards d’années. Il y a des théories sur cette question, dont celle proposée par des astronomes de l’observatoire de Nice6.

Image n°4. Quelques noms importants : 8 mers et 2 cratères.

La face visible montre donc des zones plus sombres, les « mers », dues au fait que les flux de basalte visqueux qui s’y sont installés, suite aux impacts géants, absorbent plus de lumière. On voit facilement que ces mers sont souvent rondes, ce qui s’explique comme on a dit. Une des plus énormes et plus rondes est la Mer des pluies, avec 1150 km de diamètre à peu près. Cela a dû faire vraiment un gros choc.

Image n°5. Mare imbrium ‘la Mer des pluies’.

Acte 2. Mer des pluies

A gauche, une photo moderne de la Mer des pluies. On voit qu’elle est presque circulaire, même si c’est moins net vers la gauche. On voit aussi qu’elle a été ultérieurement « bombardée » par divers projectiles assez sérieux, soit sur ses bords, soit à l’intérieur, à un moment où la lave de basalte était donc plus ou moins solidifiée.

Le cratère d’impact tout en bas de l’image, qui a projeté au moment de l’explosion des traînées de matières encore visibles, comme des rayons autour de lui, s’appelle Copernic ; on peut le voir avec des jumelles. Plusieurs autres reliefs sont remarquables.

Image n°6. Une vue en lumière rasante de la partie « nord » de la Mer des Pluies.

Sur l’image ci-dessus, le splendide cratère d’impact tout rond en haut à droite s’appelle Platon. On l’aperçoit sur les bonnes photos faites avec un appareil photo normal avec un téléobjectif. Il fait 100 km de diamètre. On y logerait facilement Paris et la banlieue ; mais ce n’est pas indispensable.

Le grand « golfe » à gauche, manifestement aussi une « mer » recoupée par la Mer des Pluies, porte le nom gréco-latin de Mare Iridum. Cela signifie en réalité ‘Mer des arcs-en-ciel’, mais c’est souvent mal traduit7.

On voit aussi quantité de cratères plus petits, que la lumière rasante rend très visibles. Les deux qui sont presque au centre de la limite basse de l’image, et qui se ressemblent beaucoup, portent des noms très différents. A gauche, c’est Hélicon, le nom grec de la colline des Muses ; à droite c’est Le Verrier, le nom du grand astronome français qui établit, à partir des aberrations observables du mouvement de la planète Uranus, l’existence de la planète Neptune, qui fut observée en effet peu après, grâce à ses calculs.

Acte 3. De plus près

Quand on s’est approché de la lune, en tournant autour ou en s’y posant, on a pu faire des photos de tout près. Si je voulais trouver une image pour dire ce qui s’est passé, j’aurais un peu de mal. Mais on peut en avoir une idée en prenant un rocher qu’on connaît bien, ou un rebord de fenêtre sur une maison à la campagne, et en le regardant soigneusement, à la loupe, centimètre par centimètre, lichen par lichen. On voit surgir quelque chose dont on ne se doutait pas.

Image n°7. Le rebord de la Mer des pluies entre Platon et Aristote : les Alpes et le Caucase lunaires.

Le paysage ci-dessus, vous l’avez déjà vu sur une autre image, plus haut dans ce billet. Mais vu de plus près, il acquiert une physionomie différente. Le grand cratère à gauche est notre Platon, qui donne l’échelle. On est donc sur le rebord « nord » de la Mer des Pluies. Sur le côté droit de l’image, on trouve deux grands cratères. Le plus grand en haut est Aristote, le moins grand plus bas est Eudoxe. Mais il y en a un plus étrange, presque au centre en bas de l’image, qui est ponctué de deux autres à l’intérieur ; c’est Cassini. Il a 57 km de diamètre.

Voici maintenant un photomontage (comme la plupart des photos précises de la lune, c’est un assemblage) de Cassini et de sa région, en lumière moins rasante :

Image n°8. Le cratère d’impact Cassini : intérieur et alentours.

On observe qu’on atteint ici les limites de la nomenclature traditionnelle : les grandes régions, comme les « mers » ont des noms assez anciens, normalement en latin même si on les traduit souvent : ici Mare imbrium ‘Mer des Pluies’. Les cratères importants ont également reçu des noms, comme on va le voir plus en détail. Mais quand on a pu approcher vraiment, les noms qui avaient été donnés par les observateurs astronomes depuis la Terre se sont révélés insuffisants. On a alors eu recours à des lettres… au moins pour les plus gros des plus petits !

Acte 4. Nommer la lune

Un des sujets qui rendent la lune intéressante pour le linguiste, c’est – comme on l’a vu amplement ci-dessus – que la lune est pleine de noms propres. Evidemment, ces noms n’ont pas « aluni » là par hasard : ce sont les astronomes terrestres qui les ont imposés. Non sans conflits parfois.

L’Observatoire de Paris a mis en ligne ici un schéma chronologique des principales cartes qui ont marqué la « sélénographie », les progrès de la cartographie de la lune. Les premiers dessins, ceux de Galilée en 1609-1610, ne comportent pas de noms8. Mais on voit les cartes se tapisser de noms propres à partir de la carte de Langren, 1645.

Image n°9. Un détail de la carte de Langren, 1645 : notre ‘Mare imbrium’ ou Mer des pluies.

On voit sans peine que les noms attribués par Langren ne sont plus les nôtres. Notre Mer des pluies est sur sa carte une Mare austriacum, la Mer autrichienne ! Et notre cratère Platon est chez lui le Lac de Panciroli !9 Mais s’il doit honorer les princes influents, on constate qu’il utilise aussi deux principes qui nous sont toujours familiers : l’imitation des noms géographiques terrestres (mer, terre, lac, golfe, promontoire) et l’évocation des grands savants. Il a été un des tout premiers à le faire ; mais déjà en son temps, c’était la course !

En 1647, un autre astronome, Hevelius, publie sa carte à son tour. Les noms ne sont pas les mêmes :

Image n°10. Détail de la carte d’Hevelius, 1647. Ses mers sont en blanc.

Pour Hevelius, notre Mer des pluies se nomme ‘Mer méditerranée’, et notre cratère Platon s’appelle Lacus niger ‘le Lac noir’. Ce « désordre », si on peut vraiment l’appeler ainsi a posteriori, trouve un terme en 1651, quand Grimaldi et Riccioli publient leur carte et leur nomenclature.

N°11. Terminateur.

Grimaldi a tenu compte de l’intérêt de « suivre le terminateur », ce que Galilée avait déjà bien compris. Le terminateur est la zone entre ombre et lumière quand la lune n’est pas pleine. La surface éclairée qui est proche du terminateur est éclairée de façon plus rasante, ce qui donne un contraste saisissant (et souvent exagéré) aux reliefs. On peut le vérifier sur la photo à gauche, qui a été prise avec un appareil photo courant, avec un zoom : au rebord de la zone d’ombre, on voit de nombreux détails. En pratique : on voit bien mieux les cratères et les reliefs dans cette zone. Si l’on observe la lune de nuit en nuit, à mesure que le terminateur se déplace (que la lune devient plus pleine, ou au contraire décroît), on peut « balayer » la lune avec une vision bien meilleure que si l’on ne regarde que la pleine lune.

En outre leur carte a adopté un principe : ils ont distribué les noms plus ou moins par « quartiers de lune » : le coin pour les noms des Grecs, le coin pour les Arabes, le coin pour les Romains, etc. Tout le monde sera content.

Image n°12. Détail de la carte de Grimaldi et Riccioli. Les mers sont striées.

Nous reconnaissons NOS noms : Mare imbrium ‘Mer des pluies’, Plato ‘Platon’, Sinus Iridum ‘Golfe des Arcs-en-ciel’, et même (en haut à droite) Aristoteles et Eudoxus ! Quel bonheur : nous voici chez nous !

En effet, la plupart des noms proposés par cette carte ont été retenus par la suite. Ils avaient l’habileté de n’être pas « politiquement sensibles », et d’honorer des valeurs sûres. Certains noms ont été changés, mais relativement peu. En revanche on en a ajouté peu à peu, bien sûr. Par exemple notre Cassini.

A bien y réfléchir, on s’aperçoit que l’affaire a été réglée en moins de dix ans. Evidemment, on n’a demandé leur avis ni aux Chinois, ni aux Japonais, ni même aux savants arabophones10 dont la contribution à l’astronomie et à la nomenclature astronomique était pourtant largement reconnue dès cette époque. On a fabriqué un produit un peu « maison ». On est loin des débats plus rigoureux de l’Union astronomique internationale.

Conclusion

Pourtant, ce produit n’était pas si « maison ». D’une part, à cette époque, on donnait des noms « pour la gloire » puisque ces cartes ne servaient aucun commerce ; les enjeux financiers étaient nuls, et les enjeux politiques très symboliques.

En outre, les noms donnés étaient en latin – comme Linné ferait plus tard pour les noms savants des plantes et des animaux. Or, c’était une époque où le latin n’était plus la langue d’une nation, et on s’en est servi pour contourner l’autorité des princes ; on a vu le défaut des premières cartes, à cet égard.

Bien sûr, on pourrait souhaiter la promotion d’une langue encore moins nationale que le latin. Mais à cette époque, on n’en voyait guère, malgré Leibniz11. Et à notre époque, non plus. C’est un autre sujet – mais le billet d’aujourd’hui aide aussi à y réfléchir.

NOTE « éditoriale »

Je n’ai aucune prétention astronomique, au sens propre comme au sens figuré. Merci à mon oncle Michel Jacquesson que je revois encore (je n’avais pas dix ans, je crois) polir le miroir de son premier télescope.

Il existe bien sûr de nombreux ouvrages sur la lune, de toutes tailles et poids. Un exemple accessible et agréable à lire est le livre de David Whitehouse, 2008 (2001 en anglais), Lune, La biographie autorisée, traduction et adaptation par Charles Frankel, Dunod. Voir aussi L’Encyclopédie du ciel. Mythologie, astronomie, astrologie, 2016, sous la dir. d’Arnaud Zucker, Laffont, coll. Bouquins, où l’on trouve aussi des textes sur la lune. Le Roman de la lune, 2009, présentation de Claude Aziza, coll. Omnibus, est une anthologie de textes littéraires sur la lune. Dans un autre caramel, j’ai évoqué le guide touristique astucieux de l’éditeur Nagel, Encyclopédie de voyage, La Lune, réalisé par Peter Baumgarten, traduit et adapté par Martine Cullot, 2019 en français.

NOTE sur les images. (1) A la date du 25 janvier 2021, Vincennes. (2) Image provenant de l’animation de la rotation de la lune, dans la section ‘Rotation’ de l’article Wikipedia ‘Lune‘. (3) A la date du 21 juin 2021, Vincennes. (4) A la date du 28 mars 2021, annotée. (5) Provient de l’article Wikipedia ‘Mare imbrium‘. (6) et (7) Détails de la magnifique image ici. (8) Provient de la page Wikipedia ‘Cassini (cratère lunaire)‘. (9) La carte de Langren, qu’on peut aborder par le site de l’Observatoire de Paris, se trouve sur Gallica. (10) Mêmes remarques pour la carte d’Hevelius, également sur Gallica ici. (11) Pour illustrer l’observation grâce au terminateur. La photo a été prise le 1er avril 2021, avec un Sony Cyber-shot. (12) La source de la carte, dont j’ai choisi ici un détail est ici. (13) Le 4 avril 2021, Vincennes.

  1. En réalité, la lune bouge un peu sur elle-même, par rapport à la Terre ; c’est ce qu’on appelle la libration lunaire. Le résultat est que si l’on prend des photos pendant un mois chaque nuit à la même heure (en admettant qu’il fasse beau tout le temps) on verrait à peu près 60 % de la surface lunaire. En d’autres termes 40 % environ sont vraiment « cachés ». Le premier à avoir noté le fait que la lune « bouge » est Galilée. []
  2. Cela dépend en effet de la façon dont on comprend le « mois lunaire ». Le mois lunaire des calendriers lunaires (ou qui tiennent compte à la fois de la lune et du soleil), est le mois lunaire tel qu’il apparaît depuis la terre : entre deux moments où la lune apparaît identique pour un observateur sur Terre ; c’est ce qu’on appelle le « mois lunaire synodique », et il fait environ 29 jours et demi. Quand on compte 12 mois de ce genre, on obtient 354 jours 1/3, d’où les problèmes classiques quand on veut caler ces 12 mois dans une année solaire. Mais la durée réelle de la rotation de la lune (le « mois sidéral ») est un peu plus brève : 27 jours 1/3. Le problème est que, pendant que la lune fait son tour, la terre avance sur sa propre orbite autour du soleil, de sorte que cela allonge la distance à parcourir pour la lune avant de retrouver (aux yeux du terrien) une position identique. []
  3. Evidemment, ils ne sont pas « à l’échelle » ; mais ce la n’a guère d’importance ici. []
  4. Il faut remarquer que cette idée, qui nous paraît aujourd’hui assez simple, a mis beaucoup de temps s’imposer. On la trouve chez Grove Gilbert dans les années 1880, mais ces idées n’ont pas eu de succès sur le moment ; elles trouveront une démonstration plus tard, notamment grâce aux relevés de Ralph Baldwin sur les cratères, dans The Face of the Moon, 1949. Les travaux de G. Gilbert ne seront « redécouverts » que dans les années 1960. []
  5. Il a été repéré par un engin soviétique, Zond 3, en 1965, puis survolé par Apollo 17 en 1972. []
  6. On peut aller voir l’article Wikipedia ‘Grand bombardement tardif‘. []
  7. On rencontre souvent ‘Mer des iris’, mais ce serait bien la seule plante à fleur qu’on trouverait sur la lune ! En fait, la déesse grecque Iris était, un peu comme Hermès, la messagère des dieux, et spécialement de la patronne des dieux, Héra (Junon pour les Latins). On racontait que les arcs-en-ciel étaient comme son chemin entre ciel et terre. Aristote, dans son traité sur les météores, utilise le mot iris pour ‘arc-en-ciel’. Quant au nom ‘iris’ pour la plante, il est attesté en français à partir du XIIIe siècle dans un manuscrit du Livre des simples médecines ; ce sens se trouve déjà en grec ancien chez Théophraste, Historia plantarum, I, 7, 3 et ailleurs. []
  8. Mais Galilée avait initié le mouvement en nommant ‘astres des Médicis’ des 4 satellites de Jupiter qu’il avait repérés grâce à sa nouelle lunette. Il en est question dans son Sidereus nuntius de 1610. Plus tard, Kepler a appuyé la suggestion plus précise d’un autre observateur, Simon Marius : Io, Europe, Ganymède et Callisto. J’ai parlé de Callisto dans un ‘caramel’. On parle encore de nos jours, à propos de ces quatre satellites de Jupiter, de « lunes galiléennes ». []
  9. Il s’agit de Giovanni Giacomo Panciroli, qui était devenu cardinal en 1643. []
  10. Je m’exprime de cette façon parce que beaucoup des grands astronomes qui ont écrit en arabe étaient en fait iraniens, ou originaires d’Iran. Mais ils ont écrit en arabe, de même que longtemps les astronomes européens ont écrit en latin, afin d’être compris plus largement. []
  11. Evidemment, en 1651 Leibniz n’avait que 5 ans : sa voix dans le débat était très faible. Je veux seulement faire allusion aux idées de Leibniz sur les langues universelles. []

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