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Une lune parmi tant d'autres (pour les éducateurs)

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Les jeunes (et les moins jeunes!) sont fascinés par la Lune, mais ils ignorent parfois qu'il en existe beaucoup d'autres dans le Système solaire et au-delà! Voici des explications pour approfondir quelques notions parfois mal comprises sur les lunes (!), des éléments qui pourraient accrocher l'attention des jeunes (icône de loupe) et des réponses à certaines questions que les jeunes se posent fréquemment (?). Des contributions canadiennes à la recherche et à l'exploration de la Lune sont également soulignées ici et là (icône de drapeau). Bien d'autres questions ainsi que leurs réponses figurent sur la page destinée aux jeunes.

Qu'est-ce qu'une lune?

Une lune, ou un satellite naturel, est un corps en orbite autour d'une planète ou d'un autre petit corps, comme une planète naine ou un astéroïde.

! : point d'exclamation pour approfondir quelques notions parfois mal comprises sur les lunes :  Une difficulté souvent rencontrée en classe, c'est la confusion entre les différents corps célestes : étoile, planète, planète naine, astéroïdes, lune.

Les étoiles produisent leur propre énergie, générée par fusion nucléaire. Les planètes, les planètes naines et les astéroïdes sont en orbite autour des étoiles : aucun de ces corps ne produit sa propre lumière.

Les planètes sont plus grosses que les planètes naines, qui sont plus grosses que les astéroïdes. Ce qui distingue les lunes, c'est qu'elles ne sont pas en orbite autour d'une étoile, mais plutôt autour d'une planète ou d'un autre petit corps.

Il y a souvent une certaine confusion au sujet des différents corps du Système solaire. De gauche à droite, on voit notre étoile, le Soleil, et ensuite la planète Mars, la planète naine Pluton et la lune Pan, en orbite autour de Saturne. (Source : NASA.)

! : point d'exclamation pour approfondir quelques notions parfois mal comprises sur les lunes :  Comme la Lune est beaucoup plus petite que notre planète, la Terre, on pourrait croire que toutes les lunes sont plus petites que toutes les planètes. Cela n'est toutefois pas le cas. La distinction entre les planètes et les lunes ne se situe pas au niveau de la taille.

Il existe des lunes plus grosses que des planètes (c'est le cas de Ganymède, une lune de Jupiter, et de Titan, une lune de Saturne, toutes deux plus grosses que Mercure). D'autres ont la taille d'une ville (c'est le cas de Deimos, une lune de Mars, d'un diamètre d'une dizaine de kilomètres).

Les lunes sont de tailles et de formes très variées. Certaines sont de taille comparable aux planètes et sphériques. C'est le cas de Titan (à gauche), plus grosse que Mercure. D'autres rappellent davantage les astéroïdes, tant par leur forme que par leur taille, comme Hypérion, une des petites lunes de Saturne. (Source : NASA.)

! : point d'exclamation pour approfondir quelques notions parfois mal comprises sur les lunes :  Seules les grosses lunes sont sphériques. Les petites lunes sont de forme irrégulière et parfois qualifiées de « patatoïdales » parce qu'elles ressemblent à des… patates! Il faut une masse minimum pour qu'une lune prenne une forme sphérique, sous l'effet de sa propre gravité.

L'astéroïde 243 Ida possède une petite lune, Dactyl. C'est la première lune d'astéroïde à avoir été détectée, en , grâce à la sonde Galileo. (Source : NASA/JPL.)

Icône de loupe pour expliquer des éléments qui pourraient accrocher l'attention des jeunes :  Un élément qui peut attirer l'attention des jeunes, c'est qu'on sait maintenant que les planètes naines possèdent des lunes. Pluton en compte cinq, et on sait qu'Hauméa, Éris et Makémaké en ont également. On connait aussi des astéroïdes qui ont des lunes. Ces lunes sont très petites, comme le corps autour duquel elles orbitent. C'est le cas de Dactyl, qui fait à peine 1,5 km de long. On pourrait en faire le tour à pied en une heure environ!

Vue d'artiste de lunes en train de se former autour d'une jeune planète. (Source : Nagoya University/NAOJ.)

? : point d'interrogation pour répondre à certaines questions que les jeunes se posent fréquemment :  Une des questions les plus fréquentes sur les lunes en général, c'est sur la façon dont elles se forment. On pense que quelques mécanismes différents permettent la formation des lunes, ce qui explique la grande diversité de leurs caractéristiques, comme leur apparence (p. ex. forme, couleur, présence de cratères, volcans, canyons, geysers) et leur mouvement (p. ex. forme de leur trajectoire, direction, sens de rotation).

Il peut être utile, tout d'abord, de résumer l'histoire de la formation du Système solaire pour répondre à cette question. Il y a environ 4,5 milliards d'années, un grand nuage de gaz et de poussières s'est contracté sur lui-même sous l'effet de la force de gravité. Ce phénomène a formé une étoile au centre, le Soleil, entouré d'un disque comprenant la matière restante. C'est dans ce disque de débris que les planètes se sont formées : les petits grains se sont agglutinés pour former des objets de plus en plus gros jusqu'à devenir des planètes. Certains corps de grosseurs variées ne se sont pas agrégés et continuent de peupler le Système solaire, comme des astéroïdes et des comètes.

Formation des lunes

  1. On pense que les planètes possédaient aussi un disque de débris autour d'elles lors de leur formation. Certaines lunes se sont formées dans ces disques, un peu de la même manière que les planètes autour de l'étoile. C'est le cas des grosses lunes de Jupiter.
  2. Certaines lunes seraient plutôt des comètes ou astéroïdes qui auraient été capturés par la force gravitationnelle d'une planète en passant près d'elle. C'est le cas de la grande majorité des petites lunes.
  3. D'autres petites lunes seraient le produit de grosses lunes qui se seraient fragmentées.
  4. La Lune, formée par un impact géant entre la jeune Terre et une autre petite planète en formation, est donc assez originale à cet égard, en comparaison de la plupart des lunes du Système solaire! On soupçonne que Charon, la plus grosse lune de Pluton, pourrait aussi avoir été créée ainsi.

Les lunes du Système solaire

Dans le Système solaire, on a confirmé l'existence de quelques centaines de lunes!

Quelques lunes du Système solaire, de gauche à droite : Tarqeq, petite lune de Saturne découverte en seulement, Ganymède (Jupiter), la plus grosse lune du Système solaire, Deimos (Mars), une des plus petites lunes du Système solaire, Phobos (Mars), une des lunes les plus proches de leur planète, et Io (Jupiter), une lune couverte de volcans. (Source : NASA.)

! : point d'exclamation pour approfondir quelques notions parfois mal comprises sur les lunes :  Les jeunes adorent connaitre les « records » et d'autres faits sur les lunes du Système solaire. Voici quelques questions qui permettent de capter leur attention et de montrer que chaque lune est un monde à part, avec des caractéristiques bien définies.

  • Quelles planètes ont le plus de lunes? C'est Saturne, pour l'instant, qui en compte le plus : elle en a 82. Jupiter en a 79. Ce nombre peut encore changer puisqu'on découvre souvent de petites lunes. Cette question peut être une bonne occasion de souligner qu'il y a des lunes de toutes les grandeurs et qu'il est très difficile de repérer les toutes petites lunes parce que leur luminosité est extrêmement faible.
  • Quelles planètes n'ont pas de lune? Mercure et Vénus.
  • Quelle est la lune la plus grosse? C'est la lune Ganymède de Jupiter. Elle est plus grosse que la planète Mercure.
  • Quelle est la lune la plus petite? Il est très difficile de dire laquelle est la plus petite, car elle n'a probablement pas encore été découverte! Deimos, lune de Mars, est parmi les lunes connues les plus petites. En général, les planètes naines, mais surtout les astéroïdes, plus petits encore, possèdent de toutes petites lunes.
  • Quelle est la lune qui fait le plus vite le tour de sa planète? Certaines lunes ont des périodes orbitales très courtes et font le tour de leur planète en quelques heures seulement. C'est le cas de Phobos, qui prend moins de huit heures pour faire le tour de Mars.
  • Quelle lune a le plus de volcans? C'est Io, une lune de Jupiter, qui possède environ 400 volcans, dont environ 150 seraient actifs.
  • Quelles lunes sont les plus intéressantes pour la recherche de vie? Europe (Jupiter), Encelade (Saturne) et Titan (Saturne) sont parmi les plus fréquemment évoquées à ce sujet (voir ci-dessous).

Titan

Encelade

Hypérion

Mimas

Vues d'artiste de ce que l'on pourrait avoir à la surface de quelques lunes du Système solaire. Dans l'ordre habituel : Titan, Encelade, Hypérion et Mimas. (Source : David Seal, NASA/JPL-Caltech.)

Icône de loupe pour expliquer des éléments qui pourraient accrocher l'attention des jeunes :  Pour frapper l'imaginaire des jeunes, invitez-les à se représenter sur des lunes du Système solaire. Quel paysage pourraient-ils voir (la surface, le ciel, la vue de la planète)? Des vues d'artiste (en anglais seulement) sont alors très utiles! Comment se sentiraient-ils s'il y a une atmosphère ou pas? Et s'il y en a une, est-ce que sa composition fait une différence ou pas? Quel serait leur poids sur cette lune et jusqu'à quelle hauteur pourraient-ils sauter en fonction de sa gravité?

? : point d'interrogation pour répondre à certaines questions que les jeunes se posent fréquemment :  Les jeunes s'intéressent aux noms des lunes. D'où viennent ces noms? Qui les donne? Vous pourrez leur apprendre que les lunes sont généralement nommées d'après des dieux et déesses de différentes mythologies. Par exemple, un groupe de petites lunes de Saturne ont des noms tirés de la mythologie inuite, comme Kiviuc, Ijirac, Paaliaq, Siarnaq et Tarqeq. Encore aujourd'hui, il arrive qu'on trouve de nouvelles lunes et, maintenant, le public est souvent mis à contribution pour déterminer leur nom.

Les exolunes

Vue d'artiste d'une exolune autour d'une exoplanète géante gazeuse. (Sources : NASA, ESA, et L. Hustak (STScI).)

Une exolune, ou un exosatellite, c'est une lune en orbite autour d'une exoplanète, c'est-à-dire une planète qui se trouve en dehors du Système solaire.

On pense qu'il y a quelques centaines de milliards d'étoiles dans notre galaxie seulement et que la plupart d'entre elles possèdent des planètes. Il est très plausible que celles-ci possèdent aussi leurs lunes, des exolunes.

Icône de loupe pour expliquer des éléments qui pourraient accrocher l'attention des jeunes :  Montrez une photo de ciel étoilé et laissez les jeunes imaginer les planètes et les lunes qui entourent ces étoiles.

Icône de drapeau pour souligner des contributions canadiennes à la recherche et à l'exploration de la Lune :  La recherche sur les exoplanètes (et les exolunes!) est très active au Canada. Plusieurs chercheuses et chercheurs canadiens s'intéressent à ces planètes : ils veulent les détecter et mieux connaitre leurs diverses caractéristiques, et à ainsi mieux comprendre l'histoire de notre Système solaire et de notre planète. Le télescope spatial James Webb, qui sera lancé à l'automne , sera très puissant et pourrait détecter la première exolune. Un instrument scientifique et le détecteur de guidage de précision de ce télescope ont été fournis par le Canada.

? : point d'interrogation pour répondre à certaines questions que les jeunes se posent fréquemment :  Est-ce qu'il y a de la vie sur les lunes et exolunes? On peut imaginer que certaines exolunes sont très semblables à la Terre et seraient donc favorables à la vie. Cependant, ces mondes sont très éloignés et vraiment très difficiles à détecter. À vrai dire, aucune exolune n'a encore été officiellement découverte.

Les exolunes sont souvent représentées dans les histoires de science-fiction. Par exemple, dans les films Avatar, l'action se passe sur Pandora, une exolune imaginaire de la planète fictive Polyphème dans le système d'une des étoiles les plus proches de la Terre, Alpha Centauri A. Certaines lunes du Système solaire, dont Encelade et Europe, sont prometteuses pour la recherche de vie, car on soupçonne qu'elles possèdent des molécules organiques et de l'eau liquide dans des océans sous la surface.

Vue d'artiste de panaches de vapeurs d'eau sur Europe, une lune de Jupiter. (Source : Centre spatial Goddard/NASA.)

Aucune des lunes ou des exolunes ne sont des « planètes de rechange » où l'on pourrait se réinstaller, à court ou à moyen terme! Elles sont très éloignées et, selon nos connaissances actuelles, très inhospitalières pour les humains.

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