Le dernier débarquement lunaire de la série des vols Apollo a eu lieu le 4 décembre 1972. Lors des vols américains Apollo-11, 12 et 14 à 17, ont été recueillis 390 kg de roches et de poussières du sol, et les trois sondes automatiques soviétiques Luna en ont rapporté quelques centaines de grammes. Aucun des échantillons recueillis n'était en place, c'est-à-dire adhérent à la formation rocheuse initiale. Tous les morceaux, même les plus gros blocs, se trouvaient là où ils ont été observés à la suite de phénomènes dynamiques violents. Une des tâches des géologues est de déterminer si ces phénomènes sont tous liés à l'impact sur la Lune de projectiles (surtout des météorites, et peut-être aussi des comètes) ou si certains sont en rapport avec un volcanisme explosif. Les impacts majeurs ont eu lieu au début de l'histoire de la Lune et ont provoqué des déplacements de matériaux considérables ; ils ont formé de grandes dépressions accompagnées de soulèvements en arc de cercle qui ont constitué les montagnes ; les bassins ultérieurement remplis de laves ont été appelés mers. L'importance et la fréquence des impacts ont rapidement décru.
Du fait de l'intense bombardement subi par la Lune, on trouve, à chaque point d'échantillonnage, un mélange de roches d'origine « sélénographique » variée, mais dont la majorité des échantillons reflète la nature du sous-sol actuel. Ainsi ont été reconnues des différences appréciables entre les roches des mers et celles des formations montagneuses : les sites d'alunissage avaient en effet été choisis en vue de prélever des échantillons de diverses régions, mais ils se trouvaient toujours, pour des raisons techniques, sur la face visible de la Lune et sur des surfaces assez planes et lisses. Cependant, les échantillons ont livré des informations qui peuvent être appliquées à l'ensemble de la Lune grâce aux expériences orbitales : de nombreuses analyses par fluorescence X et spectrographie γ ont permis d'établir, pour certains éléments chimiques, une carte des compositions de […]
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