The Moon is the natural satellite of Earth. Formed at the very beginning of our planet’s history more than four billion years ago, it exerts a strong influence on Earth.
Fast figures
| Earth-Moon distance | 384,400 km |
| Volume | 2.1958 × 1010 km3 (0.02 of Earth’s) |
| Mass | 7.3477 × 1022 kg (0.012 of Earth’s) |
| Diameter | 3,475 km (four times smaller than Earth) |
| Gravity | 16.6% that on Earth |
| Axial tilt | 1.5° |
| Revolution period | Approximately 27.3 Earth days |
| Rotation period | Approximately 27.3 Earth days |
| Temperature | From –170°C to +120°C at the surface |
An unwelcoming cousin
The Moon is Earth’s cousin. Composed of the same materials as our planet, it’s believed to have formed following a giant impact between the young Earth and a small planet called Theia around 4½ billion years ago. This impact blasted materials into orbit around Earth that were liquefied and then accreted to form the Moon.
- Shaped by meteorites
Lunar landscapes, however, look nothing like Earth. The Moon’s surface is pockmarked with craters left by multiple and intense meteorite bombardments since its birth. As a result, it’s covered by a layer of grey dust, known as regolith, made up of rock fragments from these impacts.
- Seas but no water in sight
Very large meteorites pierced the Moon’s solid crust, generating lava eruptions that filled impact craters to form vast basaltic plains. These basins look to us like large dark spots that we call maria (singular mare), from the Latin for “seas”, as they were once believed to be filled with water. We now know this is not the case.
- A hostile environment
The Moon has no atmosphere. With no layer of gas to protect it, temperatures vary from +120°C in daytime to –170°C at night, and may reach as low as –240°C in the coldest regions. Lacking an atmosphere, our satellite is constantly bombarded by cosmic rays of very-high-energy particles and solar flares. And the absence of oxygen and liquid water on its surface makes this environment particularly unwelcoming for humans.
An inseparable couple
As Earth’s natural satellite, the Moon accompanies our planet on its path around the Sun. Earth and Moon are thus inextricably locked together and exert an influence on one another.
The Moon’s phases
Earth’s attraction keeps the Moon at an average distance of 384,400 kilometres as it circles our planet, which takes it along for the ride on its journey around the Sun. Depending on how it’s illuminated by the Sun, the Moon’s position and form in our sky vary. These so-called lunar phases follow a perpetual cycle that’s the result of the Moon’s motion around Earth and that of the Earth-Moon couple around the Sun.
- A far side
While the Moon circles the Earth, it also rotates on its own axis. And as it takes almost the same time—about 29 days—to complete these two revolutions, the same side is always visible to us and the far side constantly out of view.
- High and low tide
The Moon also exerts a gravitational attraction on Earth. Our tides are due partly to this attraction (and also to the attraction of the Sun and to Earth’s own rotation). When waters on Earth are exposed to the Moon, they rise and it’s high tide; they then ebb as the Moon continues on its orbit, exposing other regions to its attraction: low tide.
- Vital to life on Earth
Earth’s axis of rotation is inclined 23° to the ecliptic plane (the plane of its orbit around the Sun). This axial tilt, which determines Earth’s seasons, is stabilized by the Moon’s gravitational attraction. Without the Moon, Earth’s climate could be disrupted to the point that even life on our planet could be endangered!
Forever a target of exploration
The Moon has been surveyed by dozens of spacecraft and 12 astronauts have even set foot on its surface. It nevertheless still holds some secrets and remains a much prized target for exploration.
- Moon race
In the 1960s, the Soviet Union and the United States faced off during the “Cold War”. At this time, sending spacecraft and later humans into lunar orbit and to the surface of the Moon was a way of affirming their power.
These missions advanced our knowledge of the Moon’s composition and structure. For example, the U.S crewed Apollo missions (1969-1972) brought back more than 380 kilograms of samples of lunar soil that’s still being studied in laboratories today.
Missions galore
After a hiatus from 1976 to 1990, missions to the Moon resumed and since the 2000s other nations—Japan, India, China and South Korea—have entered the fray. The far side of the Moon is the preferred destination for Chinese spacecraft: Chang’e 4 is even the first to have landed there in 2019, followed by Chang’e 6 in June 2024.
The Moon’s south pole is the target for future crewed missions, as water has been identified there in the form of ice. The Artemis programme coordinated by the United States, to which the European Space Agency (ESA) is contributing, plans to send a crew into lunar orbit and to the south pole, where they’ll conduct experiments and validate technologies to pave the way for missions to Mars.
C'est pour quand la création d'une base permanente sur la Lune ?
Comme disait ma grand-mère : « Avant de connaître le monde, il faut apprendre à connaître son jardin et ses voisins. »
Eh oui, la Lune, c'est notre voisine, l'astre le plus proche de nous.
Aujourd'hui, l'humain explore les confins de notre Système solaire avec des machines, des satellites et des sondes spatiales... Alors s'il veut sortir enfin de son berceau, il lui faut un avant-poste, et dans ce rôle, la Lune est parfaite.
Alors, c'est pour quand la création d'une base permanente sur la Lune ?
Salut les impatients ! Aujourd'hui, on va parler de la Lune et des projets de base lunaire. Eh oui, pour explorer le Système solaire, il faut retourner sur la Lune !
Pourquoi ? Déjà, il faut comprendre qu'un objet pèse six fois moins lourd sur la Lune que sur Terre. C'est donc un gros avantage pour y faire décoller un engin spatial.
La Lune est proche : trois jours suffisent pour l'atteindre. C'est un site idéal pour les missions spatiales. Et puis, c'est aussi un point de départ parfait pour la destination suivante : la planète Mars.
Ensuite, pour que l'homme survive, il lui faut de l'eau. Mais il vaut mieux la trouver sur place, car c'est très lourd à emporter. Ça tombe bien, la Lune en a d'importantes quantités sous forme de glace.
« Salut Sylvain. Effectivement, il y a bel et bien de l'eau sur la Lune, mais pas de jolies flaques d'eau liquide libre qu'on pourrait boire rien qu'en se baissant, si on avait une petite soif. C'est la Lune quand même, on ne joue pas en mode facile. Cette eau est majoritairement présente au niveau des pôles. Comme tu le disais, on la trouve sous forme de glace au fond des cratères, à l'ombre et donc à l'abri de l'évaporation.
Et ce n'est pas tout ! Ailleurs, sur notre satellite préféré, on trouve aussi des molécules d'eau et des groupes hydroxyles — deux tiers de la molécule d'eau donc — absorbés à même le sol lunaire, notamment sous forme de minéraux hydratés.
Il n'y a pas énormément d'eau là-dedans non plus : ces molécules constituent au mieux 0,1 % de la masse de nos cailloux lunaires. Mais c'est déjà pas mal et plutôt utile si on veut y camper sans forcément apporter nos bonbonnes dans la fusée.
Quant à l'origine de cette eau, on pense qu'elle serait arrivée par ensemencement cosmique, éternuée par des comètes et météorites qui se seraient écrasées sur la Lune depuis sa naissance, il y a quelques 4,5 milliards d'années, avant Serena Williams. »
Merci Valentine d'être passée nous voir !
« Avec plaisir, merci pour l'invitation. »
Et oui, cette eau pourrait être utilisée sur la Lune pour produire de l'oxygène, de l'eau potable, et même du carburant.
Enfin, la Lune pourrait être un laboratoire géant. Une base sur la Lune permettrait non seulement de mieux comprendre la formation du Système solaire et l'évolution de notre planète, mais aussi de tester des technologies nouvelles et des systèmes vitaux pour la survie dans l'espace.
Mais tout cela nécessite une grande collaboration entre les nations et une vraie volonté. Même si cela a déjà été fait par les Américains dans les années 60-70, partir sur la Lune n'est pas une mince affaire. Les technologies ne sont plus les mêmes aujourd'hui : il faut tout repenser.
Sur place, il y a également les rayonnements ultra nocifs pour le corps humain, qui nécessitent la construction d'habitats protecteurs pour les astronautes. Il faut aussi une station spatiale en orbite, des serres, et résoudre tout un tas de problèmes logistiques.
Pour nous aider à y voir plus clair, retrouvons notre expert en exploration et vol habité au CNES, Jean Blouvac.
Salut Jean, pourquoi est-ce qu'il est nécessaire de faire une base permanente sur la Lune aujourd'hui ?
« Bonjour Sylvain. Il est important d'installer une base permanente sur la Lune pour s'entraîner à des voyages plus lointains, notamment en vue de la destination de Mars, qui est peut-être un des objectifs nouveaux de l'exploration dans les années à venir.
Mais également, la Lune suscite un regain d'intérêt scientifique, notamment pour l'étude du système Terre-Lune et celle du Système solaire.
Sur la Lune, il y a potentiellement des ressources, comme l'eau, mais aussi des composants plus pratiques comme le régolithe, qui pourrait permettre de construire des habitations et de protéger les astronautes de l'environnement lunaire très difficile. On pourrait aussi y trouver des terres rares.
Mais c'est surtout l'eau qui est intéressante, principalement située au niveau des pôles. Nous n'avons pas encore une connaissance très détaillée de la façon dont elle se répartit. »
Quelles sont les étapes pour construire une base sur la Lune, Jean ?
« Pour construire une base sur la Lune, il va d'abord falloir y retourner. Jusqu'à maintenant, les Américains n'y sont allés qu'à six occasions et sont restés au maximum trois jours sur la surface lunaire. Aujourd'hui, on veut y retourner de façon durable.
Il va falloir progressivement apprendre à voyager. Pour cela, il faut construire une nouvelle fusée, un nouveau vaisseau — ce qui a déjà commencé. Ensuite, il faut être capable de transporter des matériaux, voire utiliser les ressources sur place pour construire des bases complètes avec des habitats, des laboratoires et des moyens de transport. »
Alors Jean, c'est pour quand la création d'une base permanente sur la Lune ?
« Cette fameuse base lunaire est envisagée dans le cadre de deux programmes, notamment le programme américain Artemis, auquel l'Europe est associée avec ses partenaires canadiens et japonais.
Ce programme sera progressif : il commencera par une petite station lunaire, puis un atterrissage à la surface de la Lune, et enfin la construction d'une base complète pour protéger les astronautes.
Le programme chinois ressemble fortement au programme américain, et d'autres pays, notamment l'Inde, envisagent également une présence permanente sur la Lune.
Quand cela verra-t-il le jour ? Probablement, compte tenu des difficultés techniques, à l'horizon de 2035. C'est déjà une date optimiste pour une présence humaine durable sur la Lune. »
Merci Jean, tu nous donneras des nouvelles de ce retour sur la Lune !
« Volontiers, Sylvain ! Nous allons suivre ça, car cette période est formidable en termes de développements spatiaux. »
Retourner sur la Lune reste un défi colossal. Pour s'y installer durablement, il y a encore tout un tas de choses à prévoir. Au CNES, on travaille depuis quelques années déjà sur l'habitat lunaire à travers un projet qui s'appelle SpaceShip. Mais il reste encore beaucoup de chemin à parcourir.
Nous ferons partie de l'aventure Artemis à travers les contributions de l'ESA, l'Agence Spatiale Européenne. Il y aura peut-être un ou une astronaute française à la surface de la Lune dans les années qui viennent.
L'étape suivante sera Mars, mais ça, c'est une autre histoire !
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