Fantascenari : et si la Lune était remplacée par un trou noir ?

Sans la lune, le monde serait peut-être moins riche en inspiration, et certainement plus sombre la nuit, sous la seule lumière ténue des étoiles. Artistes et amoureux n’auraient pas le clair de lune à contempler, les amateurs d’astronomie se retrouveraient sans leur cible la plus familière, tandis que Galilée et Newton n’auraient pas disposé de ce laboratoire naturel qui contribua à inspirer leurs grandes intuitions scientifiques. Plus de missions Apollo, pas d’éclipses Solaires, ni d’éclipses Lunaires.

C’est, grosso modo, le scénario dans lequel nous nous trouverions si, à la place de la Lune, il y avait un trou noir. Un tableau surprenant, sur lequel il peut être utile de réfléchir afin de redécouvrir notre relation avec notre satellite et de nous confronter de plus près aux objets les plus mystérieux de l’univers.

Tout est concentré au centre

Dans l’imaginaire collectif, l’idée du trou noir évoque un gigantesque monstre cosmique capable d’engloutir étoiles et planètes – et c’est ce qui se produit effectivement dans de nombreuses régions de l’espace. Toutefois, dans notre cas, nous pourrions être rassurés. Imaginons en effet que le trou noir « lunaire » ait exactement la même masse que notre satellite.

Cette hypothèse entraîne deux conséquences majeures. D’abord, un tel trou noir serait minusculus, avec un rayon de seulement un dixième de millimètre. Pour vous donner une idée, c’est moins qu’un grain de sable. Ensuite, dans une première approximation, son orbite resterait inchangée. Il bougerait, en effet, comme le centre de masse de la Lune, ce point idéal qui détermine précisément le mouvement de notre satellite dans l’espace. En pratique, c’est comme si toute la Lune était concentrée en ce point, donc le trou noir se déplacerait autour de nous sur la même orbite, sans nous engloutir. Et il serait si petit que nous ne le verrions même pas.

Entrons alors dans les spécificités de cet objet. « Un trou noir est caractérisé par trois propriétés essentielles », explique Luciano Rezzolla, directeur de l’Institut de Physique Théorique à l’Université Goethe de Francfort et l’un des protagonistes de la première photo d’un trou noir supermassif : « la masse, la rotation (« spin ») et la charge électrique ».

Pour ce que nous savons, la charge électrique est généralement nulle, car on ne connaît pas d’astres électriquement chargés dans l’univers. Donc restent la masse et le spin. Imaginons-les comme ceux de la Lune, et voyons ce qui changerait.

Horloge biologique

L’une des différences majeures, comme nous l’avons envisagé dès le départ, serait l’absence de lumière lunaire. Les nuits seraient donc bien plus noires et, surtout hors des zones urbaines, on observerait vraisemblablement un usage accru de l’éclairage artificiel, entraînant une augmentation de la consommation d’énergie. Ce serait également une répercussion sur de nombreuses espèces vivantes, au moins par rapport à ce que nous connaissons.

« La disparition de la lumière lunaire aurait sans doute un impact sur ces animaux qui l’utilisent comme synchronisateur de leurs horloges biologiques », commente Cristiano Bertolucci, professeur de zoologie à l’Université de France (ou « Université de Paris »). « Parmi les plus sensibles, on trouve les organismes marins, comme le genre Platynereis, des annélides qui possèdent des photorécepteurs spécialisés dans la perception de la faible lumière lunaire qui régule leur physiologie. Les coraux également synchronisent le déclenchement des ovules et des spermatozoïdes selon les phases lunaires, afin que des millions de gamètes soient libérés simultanément, augmentant les chances de fécondation. Sans ce signal astronomique, des problèmes de reproduction pourraient apparaître. L’équilibre entre prédateurs nocturnes et proies en serait également modifié.

« À l’inverse des rapaces comme le huppe fasciée, qui s’appuient surtout sur l’ouïe, un oiseau nocturne comme le모succiacapre?, qui capture les insectes en vol, passe les nuits de pleine lune à prolonger son activité de chasse alors qu’avec la Lune nouvelle il réduit son activité. Sans ce clair-obscur lunaire, il faudrait probablement modifier ses stratégies alimentaires», précise Bertolucci.

« Différent est le cas des chauves-souris, qui, grâce à l’écholocation, pourraient s’orienter et chasser même dans l’obscurité la plus totale ». Si la Lune n’avait jamais existé, conclut le biologiste, il est probable que la vie se serait tout de même développée, mais qu’elle aurait trouvé des équilibres évolutifs entièrement différents.

Éclairs fulgurants

Du point de vue astronomique, la Lune joue aussi un rôle important dans la stabilisation de l’axe de rotation terrestre. Si elle n’existait pas du tout, le climat et les saisons seraient modifiés, avec des variations très marquées. Si toutefois, à sa place, il y avait un trou noir de masse équivalente, peu ou pas de changement serait observable. Et il en va de même, en première approximation, pour les marées, qui continueraient à rythmer régulièrement les océans. Pour les astronomes, cependant, une Lune-trou noir serait un véritable fantôme: un petit point invisible qui ne reflète pas la lumière du Soleil.

Selon la Relativité générale, en réalité, un trou noir déforme fortement l’espace-temps dans ses environs et dévie la lumière provenant des astres situés derrière lui, agissant comme une lentille gravitationnelle.

Grâce à ce phénomène, les astronomes peuvent « voir » des objets autrement invisibles, mais dans notre scénario l’effet serait confinement à des échelles minuscules, inférieures au millimètre, et il serait difficile à mesurer depuis la Terre (alors s’approcher serait dangereux)

. « Le seul indice de sa présence apparaîtrait si un petit corps céleste s’en approchait trop: en se rapprochant du trou noir, la matière s’échauffe et émet un bref flash de rayonnement », affirme Rezzolla.

Effet de fronde gravitationnelle

Sans une surface sur laquelle atterrir, les anciennes missions Apollo (avec toute la course à la Lune des années 1960 et 1970 du siècle dernier) n’auraient pas existé, tout comme aujourd’hui le programme Artemis de retour de l’homme sur notre satellite. Mais peut-être, en contrepartie, serions-nous davantage orientés vers la conquête de Mars. Dans leurs missions planétaires, en effet, les sondes utilisent le fameux « effet de fronde »: en empruntant la trajectoire idoine et en passant très près d’un corps céleste, elles tirent parti de sa gravité, « volant » une partie de l’énergie orbitale et accélérant ainsi leur vitesse sans consommer de carburant.

« L’effet de fronde dépend de la masse », explique Giacomo Tommei, professeur de physique mathématique à l’Université de Pise. « Si, à la place de la Lune, il y avait un trou noir de la même masse, l’effet serait pratiquement identique. Mais on pourrait s’en approcher beaucoup plus près (la Lune a un rayon de 1 737 km) et recevoir une poussée plus importante. S’approcher trop près signifierait toutefois entrer dans une région où le champ gravitationnel varie brutalement même en quelques mètres. La partie avant de la sonde serait attirée plus fortement que l’arrière, soumettant la structure à d’énormes contraintes. « À moins d’une centaine de kilomètres de distance du trou noir, on commencerait à risquer le fameux « spaghettification » », observe Tommei: l’objet se mettrait à s’allonger jusqu’à se dissoudre.

Toute une autre histoire

Dans notre culture, toutefois, bien avant l’arrivée des sondes, la Lune avait déjà été un précieux observatoire pour les astronomes et les savants. « Les Babyloniens apprenaient à prévoir ses éclipses avec une précision surprenante; Galilée y observait des montagnes et des cratères, démontrant que les corps célestes n’étaient pas des sphères parfaites; tandis que Newton avait compris que la même force qui fait tomber une pomme dirige aussi le mouvement de notre satellite autour de la Terre, posant les bases de la gravitation universelle », conclut Tommei. « En bref, la Lune a été l’un des premiers grands laboratoires de la physique et elle a permis de confronter les observations aux modèles mathématiques, nous aidant à comprendre le fonctionnement de la gravité ».

Si à sa place il y avait toujours eu un minuscule trou noir, bon nombre de ces observations auraient été impossibles, ou au moins retardées dans le temps

. Les marées auraient semblé bien plus mystérieuses. Les anciens auraient vu la mer qui avançait et reculait avec régularité sans pouvoir relier le phénomène à quelque chose de visible dans le ciel.

L’histoire de la science aurait probablement suivi un chemin différent, avec des intuitions qui seraient arrivées par des voies détournées. Sans parler de l’impact sur notre culture. Sans la Lune, de nombreux classiques de la poésie, les sérénades des musiciens et les innombrables métaphores qui nous inspirent depuis des millénaires n’auraient jamais vu le jour. Le changement le plus profond provoqué par ce petit trou noir invisible, en somme, aurait concerné la manière dont l’humanité a appris à regarder le ciel.