"Cela n’a pas toujours été le cas" : pourquoi nous voyons toujours la même face de la Lune

La Lune fait de nouveau rêver. Au terme d’un voyage de vingt-et-un jours dans l’espace, l’atterrisseur Chang’e-4 a réussi dans la nuit de mercredi à jeudi son alunissage sur la face cachée de notre satellite naturel, avec à son bord un robot d’exploration. Depuis la Terre, nous voyons toujours la même face lunaire, car la Lune tourne sur elle-même dans le même temps qu’elle tourne autour de notre planète. "L’une des faces de la Lune est donc toujours orientée dans le sens opposé à la Terre. Mais cela n’a pas toujours été le cas", nous rappelle l’astrophysicienne Athéna Coustenis, directrice de recherche au CNRS au sein du Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA) à l’Observatoire de Paris.

Dans un passé très lointain, la Lune n’avait pas de face invisible pour les espèces qui peuplaient alors la Terre. Notre satellite naturel tournait sur lui-même plus vite qu’aujourd’hui, il déroulait nuit après nuit l’ensemble de sa surface aux yeux d’un observateur depuis notre planète. Mais le jeu d’attraction entre Terre et Lune a progressivement conduit à leur rotation synchrone. "Ce phénomène est le résultat d’une longue influence liée à l’attraction universelle entre deux corps décrite par le célèbre physicien Isaac Newton. L'attraction gravitationnelle ne se contente pas d’influencer la marche des océans terrestres, elle a conduit également à déformer la géologie des deux astres, aboutissant à leur synchronisation", précise la chercheuse.

Si Chang'e-4 est le premier engin à se poser sur le côté obscur de notre satellite naturel, celui-ci ne nous est pas totalement inconnu. En effet, de nombreux satellites l’ont déjà scruté depuis le ciel. Les premières images de la face cachée de la Lune ont été prises en octobre 1959 par la sonde soviétique Luna 3. Malgré la qualité médiocre des images capturées par les Russes, l’autre face de la Lune s’est révélée être d’un aspect très différent de celle à laquelle où nous sommes habitués : plus montagneuse et accidentée, parsemée de cratères, alors que la face visible offre de nombreuses surfaces sombres et lisses (qu’on appelle des "mers"). 

Les premiers à l’apercevoir de leurs propres yeux furent l’équipage de la mission Apollo 8, en 1968. L’astronaute américain William Anders, qui se trouvait à bord, décrivit la vue depuis le hublot en ces quelques mots : "L'autre face ressemble à un tas de sable avec lequel mes enfants ont joué autrefois. Tout est comme détruit, il n'y a pas de mots [pour la décrire], juste beaucoup de bosses et de trous." Aujourd'hui, nous savons également, grâce à la sonde japonaise Kaguya, que la croûte lunaire est plus épaisse du côté de sa face cachée.

En 2015, les scientifiques de la Nasa ont mis en ligne une vidéo reconstituant un mois lunaire complet, à partir d’images prises par la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), mise en orbite six ans plus tôt. La séquence offre une vue inédite de l’ensemble de la face de la Lune invisible depuis la Terre. Les données collectées grâce aux instruments de bord de la sonde LRO avaient permis d'en savoir davantage sur la topographie de la face cachée de la Lune, mais rien sur la composition du sol. Et c'est justement l'une des missions de Chang'e-4 et du petit robot d'exploration qui l'accompagne. 

L'atterrisseur chinois est notamment équipé d'un dosimètre à neutrons, un instrument qui permet de mesurer la radiation. "Nous allons savoir s'il y a des métaux et des minéraux sous la surface de la Lune. Ou encore, quelle quantité d'eau est présente dans le régolithe lunaire", détaille Athéna Coustenis. "La structure géologique du sol lunaire est apparemment très différente de celle qu'on voit sur la face visible depuis la Terre. En l'étudiant, on va pouvoir en savoir davantage sur la formation de notre satellite naturel", ajoute la chercheuse. Pékin prévoit déjà de lancer l’an prochain Chang’e-5 pour recueillir des échantillons et les ramener sur Terre.