Quelle est la particularité de la face cachée de la Lune et en quoi diffère-t-elle de la face visible ?

La sonde chinoise Chang'e-6 revient sur Terre avec une précieuse cargaison : les premiers échantillons de sol jamais prélevés sur la face cachée de la Lune.

Le robot a recueilli environ 2 kg de matériaux après être descendu dans le bassin du pôle sud Aitken (APS), l'un des plus grands cratères connus du système solaire.

Chang'e-6 a passé deux jours à collecter des roches et de la poussière, à l'aide d'un bras mécanique et d'une perceuse, un exploit célébré par la communauté scientifique internationale.

La capsule contenant les échantillons devrait atterrir dans les déserts de Mongolie intérieure aux alentours du 25 juin.

La Chine est le seul pays à avoir atteint la face cachée de la Lune. Elle y est parvenue pour la première fois en 2019, lors de la quatrième des six missions d'exploration lunaire Chang'e (du nom de la déesse de la Lune dans la mythologie chinoise).

Plusieurs pays ont déjà entrepris des missions lunaires, notamment les États-Unis avec le programme habité Apollo et les sondes non habitées ultérieures de la NASA. Mais toutes ces missions se sont déroulées sur la face observable de la Lune.

L'administration nationale de l'espace de la Chine a décrit sa dernière réalisation comme un "exploit sans précédent dans l'exploration humaine de la Lune".

Elle a ajouté que la mission Chang'e 6 comportait "de nombreuses innovations techniques, des risques élevés et de grandes difficultés", notamment en raison des températures élevées sur la face cachée de la Lune.

Quelle est donc la différence entre la face visible et la face cachée de notre satellite naturel et pourquoi explorer cette face de la Lune ?

Un hémisphère dangereux et mystérieux

De notre point de vue, la Lune a deux faces ou hémisphères, l'un visible et l'autre caché, également appelé "face cachée", bien que la face cachée soit également baignée par la lumière du soleil mais ne puisse pas être vue.

La raison pour laquelle la Lune ne nous montre qu'une seule face est due à un phénomène connu sous le nom de "rotation synchrone", selon lequel le satellite met le même temps à tourner autour de son propre axe qu'à tourner autour de la Terre.

L'envoi et la descente d'un engin spatial sur la Lune comportent des risques, car il est très difficile de communiquer avec lui une fois qu'il est passé sur la face cachée.

Lorsqu'il atteint la face cachée de la Lune, le module perd son signal.

"Comme nous ne pouvons pas communiquer directement avec la face cachée depuis la Terre, un autre vaisseau spatial doit être en orbite autour de la Lune pour transmettre les commandes du centre de contrôle et recevoir les données", a expliqué au Guardian le professeur Martin Barstow, de l'université de Leicester.

Pour ce faire, la CNSA a utilisé le satellite Queqiao-2, qu'elle avait déjà placé en orbite lunaire.

L'atterrisseur a également dû utiliser un système visuel autonome d'évitement des obstacles doté d'une caméra qui sélectionne automatiquement des zones d'atterrissage sûres en fonction de la clarté ou de l'obscurité de la surface lunaire.

Une géologie différente

La face cachée, ou plutôt l'hémisphère éloigné de la Lune, est très différente de ce que nous voyons depuis la Terre.

Les scientifiques expliquent que sa croûte est plus ancienne et plus épaisse, et que les cratères y sont beaucoup plus nombreux. On y trouve également peu de ces "mers" ou plaines de basalte sombre créées par les coulées de lave, qui sont évidentes sur la face la plus visible.

On pense qu'un puissant impact dans le bassin d'Aitken a pu briser la croûte et pénétrer dans le manteau lunaire. La capsule Chang'e 6 devrait ramener des échantillons de cette couche sur Terre.

"Tout le monde est très enthousiaste à l'idée de pouvoir examiner ces roches que personne n'a jamais vues auparavant", a déclaré à la BBC le professeur John Pernet-Fisher, spécialiste de la géologie lunaire à l'université de Manchester.

M. Pernet-Fisher a analysé d'autres roches lunaires ramenées par les missions américaines Apollo et les vaisseaux spatiaux chinois.

La plupart d'entre elles sont d'origine volcanique, comme celles que l'on peut trouver en Islande ou à Hawaï.

Mais les matériaux de l'autre côté de la Lune pourraient avoir une composition chimique différente.

Selon Mme Pernet-Fisher, la possibilité d'analyser des roches provenant d'une zone complètement différente de notre satellite naturel pourrait permettre de répondre à des questions fondamentales sur la formation des planètes.

Le pôle sud de la Lune est la prochaine frontière pour les missions vers notre satellite naturel : plusieurs pays sont intéressés par la compréhension de cette région car il y a de fortes chances qu'elle contienne de la glace.

L'accès à l'eau augmenterait considérablement les chances d'établir avec succès une base humaine sur la Lune.

Principaux objectifs

Outre l'enthousiasme pour la recherche scientifique, les missions Chang'e-6 révèlent également les ambitions de la Chine au-delà de la Lune.

Ce programme est une pratique utile pour un autre objectif possible : la collecte d'échantillons sur Mars.

Alors que le matériel lunaire promet de grandes retombées scientifiques en révélant les secrets du système solaire, les échantillons de la planète rouge pourraient potentiellement fournir de nouveaux indices sur l'habitabilité de Mars.

Autre fait notable, la mission Chang'e-6 nécessite une manœuvre complexe pour faire coïncider la sonde transportant les échantillons avec un module orbital qui les ramènera.

Cette procédure n'est pas nécessaire pour récupérer le matériel, mais elle l'est pour amener des astronautes sur la surface lunaire et les ramener sains et saufs sur Terre.

Cette complexité supplémentaire semble être un tremplin pour les missions lunaires habitées.

La Chine a annoncé l'année dernière qu'elle prévoyait de lancer sa première mission lunaire habitée avant 2030.

L'idée est d'amener à la surface un couple d'astronautes qui seront rejoints quelques heures plus tard par un collègue en orbite. Cela ressemble beaucoup à ce qui a été fait avec les modules de descente et d'ascension et les modules orbitaux des missions Chang'e-6 et Apollo de la NASA.

La Chine n'envisage pas une simple présence à court terme, en plantant des drapeaux et en laissant des empreintes sur la Lune.

Son ambition s'apparente davantage au programme Artemis qu'au programme Apollo de la NASA : elle souhaite lancer deux missions distinctes vers le bassin APS en 2026 et 2028, y compris des expériences sur le sol lunaire afin d'imprimer en 3D des briques destinées à la construction d'une base lunaire.

"Le pôle sud de la Lune est la destination vers laquelle nous nous dirigerons pour préparer le retour de l'homme sur la Lune", explique Katherine Joy, professeur de sciences lunaires et planétaires à l'université de Manchester.

"Outre Chang'e-7 et Chang'e-8, plusieurs missions prévues par la NASA descendront également pour déterminer où et combien de substances volatiles, y compris de l'eau et de la glace d'eau, se trouvent dans le sol polaire.

"Ces matériaux pourraient être utiles aux futurs explorateurs humains, et il sera donc très intéressant de voir quelle diversité trouveront les atterrisseurs lunaires robotisés prévus pour les prochaines années.