Jan 11

Sciences Israël. La Lune s'est-elle formée en plusieurs morceaux ?

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IsraelValley Desk | Science

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Un impact géant ou plusieurs collisions plus petites ? Le mystère de l’origine de la Lune n’est pas encore totalement éclairci.

Une étude publiée dans Nature Geoscience par des chercheurs israéliens de l’Institut de Technologie du Technion et de l’Institut Weizmann de Science.

Mais d’où vient donc la Lune ? Si l’on avait posé cette question à un astronome au milieu du siècle dernier, il vous aurait probablement répondu qu’elle s’est formée en même temps que la Terre, à partir des mêmes poussières cosmiques, aux origines du système solaire.

Seulement voilà. Depuis, nous sommes allés voir sur place, avec des humains qui ont ramené des échantillons, et des satellites qui ont effectué des mesures avec des instruments de plus en plus précis. En parallèle, les modélisations informatiques ont amené la puissance de calcul au service des scientifiques, et leur ont permis de vérifier d’autres théories…

3 HYPOTHÈSES ÉCARTÉES

La théorie la plus ancienne, celle de la formation simultanée, a été écartée grâce à l’analyse de la composition de la Lune : elle manque sérieusement de fer, qui existe en abondance sur notre planète. Si les deux avaient été formées à partir des mêmes débris originaux, elles auraient plus ou moins des quantités de fer similaires.

D’autres ont émis l’idée que la Lune a pu se former ailleurs, une sorte d’astre vagabond qui aurait alors été capturé par l’attraction terrestre. Là encore, la conquête spatiale a permis de rejeter l’idée. Les rochers ramenés de la Lune par les astronautes de la Nasa ont en effet permis de déterminer qu’ils avaient une composition suffisamment semblable à celles de la Terre, pour que la formation de la Lune dans un autre secteur du système solaire devienne particulièrement improbable.

Les isotopes (“variantes”) de certains éléments, comme l’oxygène et le titane, varient en effet dans les différents secteurs du système solaire, ce qui permet aux les scientifiques de déterminer une différence d’origine.

De plus, les modélisations sur les vitesses respectives nécessaires pour une telle capture ne sont pas non plus en accord avec les probables mouvements de la Terre aux débuts du système solaire.

On se retrouvait donc avec une Lune à la composition similaire aux couches extérieures de la Terre, mais sans les grandes quantités de fer présentes dans son noyau. Certains ont alors émis l’idée que la Terre des origines tournait vraiment très vite, ce qui aurait alors éjecté des matériaux de sa surface, en quantité suffisante pour que la Lune puisse ensuite se former en agrégeant le tout.

Une variante évoque même la possibilité qu’un gros morceau de Terre se soit détaché d’un coup…  Là, ce sont les modélisations d’un tel scénario qui l’ont éliminé : les données sur les mouvements de la Terre et de la Lune ne collent pas avec cette hypothèse. Entre autres, il aurait fallu que la Terre tourne à une vitesse quasi impossible pour permettre un tel détachement.

COLLISION CATACLYSMIQUE AVEC UNE PLANÈTE DE LA TAILLE DE MARS

C’est là qu’intervient la dernière théorie en date, celle de l’impact géant. L’un des gros morceaux qui ont servi à bâtir les planètes, ce que les spécialistes nomment un planétésimal, serait entré en collision avec la proto-Terre.

L’objet en question, approximativement de la taille de Mars, se serait encastré dans l’ancêtre de notre Terre. Dans ce choc cataclysmique, des morceaux auraient été éjectés, et se seraient ensuite rassemblés pour former la Lune. On a même trouvé un nom de baptême pour la petite proto-planète à l’origine du cataclysme : Theia.

Il reste cependant pas mal de détails à affiner sur ce scénario. Certains ont en effet remarqué que les fameux isotopes analysés dans les échantillons lunaires montrent une similitude trop importante avec ceux de la Terre. S’il y avait eu collision, une partie des matériaux de la Lune devrait provenir de Theia, 70% selon certains calculs.

En 2014, une étude internationale apportait une réponse : en analysant des échantillons des missions Apollo, ils notaient une faible différence entre les isotopes d’oxygène de la Lune et ceux de la Terre. Les différences étaient faibles, mais elles existaient, suffisantes pour apporter un début de réponse aux critiques.

QUAND LA TERRE AVAIT (PEUT-ÊTRE) PLUSIEURS LUNES

Aujourd’hui, c’est une nouvelle théorie qui vient s’ajouter à la liste des tentatives d’explication sur la formation lunaire. Des chercheurs de Institut de Technologie du Technion et de l’Institut Weizmann de Science viennent en effet de publier une étude dans “Nature Geoscience” qui remet en question l’impact géant.

Selon ces chercheurs, ce ne serait pas un impact mais plusieurs qui seraient à l’origine de notre satellite. “Notre modèle suggère que l’ancienne Terre a eu un jour une série de lunes, chacune formée par une différente collision avec la proto-Terre”, explique Agai Perets, l’un des auteurs de l’étude.

“Il est probable que de telles petites lunes ont ensuite été éjectées, ou sont entrées en collision avec la Terre, ou les unes avec les autres pour former de plus grandes lunes.”

En modélisant les différents impacts possibles en ces débuts chaotiques du système solaire, ces scientifiques ont conclu que leur théorie était en accord avec ce que nous connaissons de la formation de la Terre. "Dans les dernières étapes de sa croissance, la Terre a subi de nombreux impacts géants avec d’autres corps célestes.

Chacun de ces impacts a amené davantage de matériaux à la proto-Terre, jusqu’à ce qu’elle atteigne sa taille présente", précisent les chercheurs. Et la Lune, alors ? Selon les auteurs de l’étude :

“Il est probable que les petites lunes qui se sont formées dans ce processus puissent se croiser, entrer en collision et fusionner. Une longue série de telles collisions entre lunes peut avoir graduellement construit une lune plus grande. La Lune que nous voyons aujourd’hui.”

Cette thèse va donc relancer les débats sur l’origine de la Lune. Cependant, il faudra probablement de nombreuses autres études (et peut-être de nouveaux échantillons lunaires ?) pour trancher entre l’impact géant et les gros impacts en série.

Par Jean-Paul Fritz

Source: Tempsreel.nouvelobs

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