Depuis que les humains observent le ciel nocturne, nous nous demandons la luneen réfléchissant à tout, de son apparence extraterrestre à son influence sur des phénomènes sur Terre tels que les marées océaniques, la stabilité climatique et même les rythmes naturels de nombreux organismes.
Parmi les beaucoup de questions dont nous disposons sur le seul satellite naturel de la Terre, l’un d’entre eux reste prééminent : quelles sont les origines de la luneet depuis combien de temps tourne-t-il autour de la Terre ?
Aujourd’hui, la théorie dominante parmi les astronomes est que, dans le passé de notre planète – peut-être au cours des 100 premiers millions d’années de l’histoire du système solaire – la Terre est entrée en collision avec un objet de la taille d’une planète, créant ainsi la Lune au cours d’une période qui aurait pu être aussi peu que quelques heures. Connu sous le nom d’hypothèse de l’impact géant, cet événement proposé implique une hypothétique protoplanète de la taille de Mars que les astronomes appellent Theia. La matière éjectée en orbite par le puissant impact en question se serait accumulée par la suite, formant la lune que nous observons aujourd’hui.
Regarder dessus
Que savons-nous ?
Naissance d’une hypothèse d’origine lunaire
L’évolution de cette solution étonnante à l’un des mystères les plus persistants de la Lune remonte à 1946, lorsque le géologue Reginald Aldworth Daly a été parmi les premiers à suggérer qu’un événement d’impact pourrait expliquer la formation de la lune.
Avant Daly, les scientifiques penchaient pour des théories qui impliquaient la rotation rapide de la Terre il y a des milliards d’années, alors que chaque jour pouvait avoir duré à un moment donné. aussi peu que 2 ou 3 heures. Des décennies plus tard, dans les années 1970, les chercheurs William Hartmann et Donald Davis développé leurs propres modèles impliquant des collisions de gros corps issus de la formation planétaire, qui pourraient entrer en collision avec des planètes plus jeunes.
S’appuyant sur de telles idées, d’autres chercheurs ont proposé des scénarios similaires entre la Terre primitive et un objet de la taille de Mars. Au début de la décennie suivante, le concept s’est finalement imposé comme le principal processus de formation lunaire lors d’une conférence historique tenue à Kona, à Hawaï, en 1984.
Preuve d’une collision à l’échelle planétaire
La popularité de l’hypothèse de l’impact géant peut être attribuée aux multiples éléments de preuve étayant le scénario d’impact. Par exemple, les chercheurs reconnaissent depuis longtemps les rapports isotopiques stables similaires entre les deux roches lunaires et ceux de la Terre, suggérant fortement un lien entre leurs origines.
De plus, le moment cinétique (ou rotation) inhabituellement élevé du système Terre-Lune, par rapport aux observations d’autres planètes rocheuses, pourrait également être expliqué comme l’un des effets d’une collision massive.
D’autres indices peuvent être trouvés dans la composition de la Lune, qui révèle un noyau de fer relativement petit et une densité plus faible. Ceci est important pour les astronomes, car un hypothétique impact géant aurait vu le noyau métallique de la protoplanète Theia présumée fusionner avec l’intérieur de la jeune Terre – pendant ce temps, les matériaux plus légers du manteau et de la croûte des deux mondes auraient été délogés et projetés en orbite, contribuant finalement à former la lune.
Un autre élément de preuve important concerne l’épuisement relatif des substances volatiles (un produit chimique qui se transforme facilement en gaz ou en vapeur à température ambiante) dans la matière lunaire, ce qui suggère encore une fois qu’elle pourrait avoir été perdue lors d’un événement extrêmement énergétique, une idée renforcée par la preuve que la première lune possédait autrefois un océan de magma substantiel.
Qu’est-ce qui reste inconnu ?
Une nouvelle recherche développe l’hypothèse de Theia
Pourtant, plusieurs questions importantes demeurent, notamment quelles conditions précises ont conduit à l’impact et comment le matériau planétaire qui en a résulté évolué vers la lune tel qu’il apparaît aujourd’hui.
Récemment, une nouvelle étude par Adeene Denton du Southwest Research Institute et ses collègues du laboratoire lunaire et planétaire de l’Université d’Arizona ont donné une nouvelle tournure à l’hypothèse de Theia, suggérant que l’impact ancien présumé pourrait avoir été influencé de manière significative par la chaleur et la force physique des deux corps en collision.
Les découvertes de l’équipe remettent en question certaines idées reçues de longue date sur l’hypothèse de l’impact géant, tout en apportant un nouveau soutien à d’autres. Par exemple, les simulations de l’équipe ont révélé que même si certains impacts conduisent à la création d’un disque de débris qui fusionnera ensuite pour former une lune, dans d’autres conditions, les simulations soutiennent l’idée que la lune aurait pu se former dans un laps de temps remarquablement court – peut-être dans un délai d’environ cinq heures.
Cependant, l’un des principaux problèmes liés à la détermination des conditions exactes de l’hypothèse d’un impact géant concerne le débat en cours sur l’âge de la Lune.
“Il existe une grande controverse concernant l’âge de la Lune”, a déclaré le Dr Erik Asphaug, professeur de sciences planétaires au laboratoire lunaire et planétaire de l’Université d’Arizona et l’un des co-auteurs de la nouvelle étude.
Dans un e-mail adressé à Space, Asphaug a expliqué certains des problèmes qui en découlent, puisque les estimations actuelles placent le moment de la formation de la Lune entre 40 et 120 millions d’années après la formation du système solaire. C’est là une partie du problème, selon Asphaug, qui affirme que ce timing pourrait avoir des implications significatives pour les modèles de l’impact de Theia.
S’il s’agissait d’une collision antérieure, Asphaug dit que cela aurait impliqué une Theia plus chaude en raison du plus grand degré de chauffage radiogénique ; en revanche, un impact ultérieur aurait signifié une Theia plus froide et plus forte.
“Je ne pense pas que nous en sachions encore assez pour dire que la Lune (et par corollaire, la Terre) s’est formée de telle ou telle façon”, a déclaré Asphaug à Space.. “Mais savoir comment la température affecte le résultat ouvre une nouvelle dimension pour visualiser le problème, et cela est toujours utile car cela modifie notre cadre de référence, comme sortir de la voiture pour se promener.”
Une énigme lunaire dans le temps et dans l’espace
Pour des chercheurs comme Asphaug, comprendre la formation de la Lune nécessite de la considérer comme plus qu’un simple événement dans l’espace, mais aussi comme un événement dans le temps. Cela permet de comparer trois mesures différentes : la désintégration isotopique, la résistance des matériaux dépendant de la température et l’enregistrement géologique des débris frappant d’autres planètes – un processus par lequel il pense que des contraintes plus strictes pourraient être imposées précisément au moment où l’impact de la formation de la lune aurait pu se produire.
Adeene Denton, l’auteur principal de l’étude, a également souligné l’introduction de la composante temporelle apportée par les recherches de son équipe, déclarant à Space dans un e-mail que l’issue de l’impact de la formation de la lune aurait pu dépendre de manière significative du moment de la collision.
“Auparavant, les scientifiques pensaient généralement que l’issue d’une collision serait la même, quel que soit le moment où elle aurait lieu”, écrit Denton.. “Mais nous savons maintenant que l’effet de la température sur les propriétés des matériaux, qui est dicté par l’âge et/ou le froid de la proto-Terre et de Theia, modifie considérablement les choses.”
En connectant les simulations d’impact aux données liées aux enregistrements géochimiques de la lune, ainsi qu’aux modèles de formation précoce du système solaire, Denton pense que les travaux de son équipe pourraient aider les scientifiques à mieux déterminer précisément comment et quand la lune s’est formée.
Le mystère continue
Pour l’instant, il est encore difficile de déterminer quel scénario possible – une collision antérieure ou ultérieure – apparaît comme étant le plus probable.
“Cela dépend des scénarios de formation du système solaire que vous privilégiez”, a déclaré Denton à Space..
“Je suis généralement favorable à une formation précoce de la Lune, cohérente avec une phase rapide de construction planétaire dans notre système solaire”, a déclaré Denton, “mais nous ne pouvons pas négliger la possibilité que la Lune se soit formée tardivement”.
Même s’il reste encore beaucoup de travail à faire, Denton et Asphaug estiment que leurs résultats contribuent de manière significative à faire progresser les efforts actuels visant à résoudre certaines des questions concernant l’hypothèse de l’impact géant, dont quelques-unes persistent depuis de nombreuses années.
Pour Asphaug, cependant, ces questions persistantes pourraient simplement faire partie du processus scientifique.
“La science a tendance à errer pendant longtemps jusqu’à ce que finalement tout se concentre”, a déclaré Asphaug..
“Je pense que cela se produira, en partie grâce à ce travail, au cours de la décennie à venir.”
