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Par Laurent Sacco, Futura-Sciences
Pour expliquer l’origine de la Lune, l’hypothèse la plus vraisemblable est celle d’une collision de la Terre avec un corps céleste de la taille de Mars. Selon deux chercheurs de l’université de Santa Cruz, cette collision en aurait causé une autre, plus tard, entre la jeune Lune et un compagnon en orbite. Ce qui expliquerait l’aspect de la face cachée de la Lune.
Au tout début de l’Hadéen, c'est-à-dire il y a plus de 4 milliards d’années, un corps céleste de la taille de Mars et baptisé du nom de Théia, serait entré en collision avec la Terre. Le noyau ferreux de Théia aurait fusionné avec celui de la Terre mais une partie du manteau terrestre arraché par un impact tangentiel, mélangé avec celui de Théia, bien que porté à très haute température et formant un disque de débris, aurait fini par s’accréter pour donner la Lune. On explique de cette façon pourquoi la Lune est pauvre en eau et en éléments volatils, tout en ayant une composition isotopique qui rappelle celle du manteau de la Terre.
Les simulations numériques portant sur la formation des planètes sont favorables à cette hypothèse, qui semble plus probable qu’une formation de notre satellite loin de la Terre suivie d’une capture ultérieure.
Or, selon d’autres simulations effectuées par Erik Asphaug et Martin Jutzi de l’université de Californie à Santa Cruz, d’autres événements importants se seraient aussi passés peu de temps après la formation de la Lune, à l’échelle de l’évolution du Système solaire bien sûr. Si le scénario proposé par les deux chercheurs dans un article récent de Nature (donné en lien ci-dessous) est correct, nous aurions la clé d’une énigme remontant aux observations de la sonde soviétique Luna 3 en 1959. Les images qu’elle a fournies montraient en effet un contraste frappant entre l’aspect de la face cachée de la Lune et sa face visible, difficile à expliquer.
Plusieurs hypothèses ont été proposées depuis lors. La dernière repose sur l’idée, soutenue par les simulations numériques, que la Lune n’aurait pas été le seul corps à s’accréter au voisinage de la Terre.
Une deuxième Lune pour la Terre
De même qu’il existe un astéroïde que l’on peut qualifier de troyen à l’un des points de Lagrange du système Terre-Soleil, un petit corps possédant environ 3 % de la masse de la Lune se serait formé à partir des matériaux communs à la Terre et Théia à l’emplacement d’un point de Lagrange du système Terre-Lune.
Malgré tout instable, l’orbite troyenne de ce petit corps l’aurait amené à entrer en collision au bout de 100 millions d’années avec la face cachée actuelle de la Lune. La collision aurait été « douce », à seulement 8.600 km/h. En conséquence de quoi, le petit corps céleste se serait écrasé en se déformant en prenant un peu l’aspect d’une crêpe, recouvrant un hémisphère lunaire. Ce serait là l’origine de la quasi-absence de mer lunaire sur la face cachée de la Lune ainsi que sa topographie plus élevée.
Un moyen de tester cette théorie dans les prochaines années existe peut-être. En septembre, une mission de la Nasa baptisée Grail devrait partir en direction de Lune. Son but est de faire des mesures gravimétriques fines de notre satellite. En résolvant ce qu’on appelle en géophysique un problème inverse, les planétologues peuvent déduire de la connaissance du champ de gravitation de la Lune un certain nombre de caractéristiques de sa croûte et de son manteau. Il est possible que l’on découvre qu’elles sont exactement ce à quoi on devait s’attendre dans le scénario de Jutzi et Asphaug.
Nous saurions alors qu'au moins deux lunes étaient en orbite autour de la Terre à un moment de son histoire.
Une représentation des différentes étapes ayant conduit à la formation de la face cachée de la Lune. Elle commence en haut à gauche par l'approche d'un corps céleste de 1.270 km de diamètre constituant initialement un troyen du système Terre-Lune, déstabilisé par le Soleil. © M. Jutzi, E. Asphaug, Nature.
Pour expliquer l’origine de la Lune, l’hypothèse la plus vraisemblable est celle d’une collision de la Terre avec un corps céleste de la taille de Mars. Selon deux chercheurs de l’université de Santa Cruz, cette collision en aurait causé une autre, plus tard, entre la jeune Lune et un compagnon en orbite. Ce qui expliquerait l’aspect de la face cachée de la Lune.
Au tout début de l’Hadéen, c'est-à-dire il y a plus de 4 milliards d’années, un corps céleste de la taille de Mars et baptisé du nom de Théia, serait entré en collision avec la Terre. Le noyau ferreux de Théia aurait fusionné avec celui de la Terre mais une partie du manteau terrestre arraché par un impact tangentiel, mélangé avec celui de Théia, bien que porté à très haute température et formant un disque de débris, aurait fini par s’accréter pour donner la Lune. On explique de cette façon pourquoi la Lune est pauvre en eau et en éléments volatils, tout en ayant une composition isotopique qui rappelle celle du manteau de la Terre.
Les simulations numériques portant sur la formation des planètes sont favorables à cette hypothèse, qui semble plus probable qu’une formation de notre satellite loin de la Terre suivie d’une capture ultérieure.
Or, selon d’autres simulations effectuées par Erik Asphaug et Martin Jutzi de l’université de Californie à Santa Cruz, d’autres événements importants se seraient aussi passés peu de temps après la formation de la Lune, à l’échelle de l’évolution du Système solaire bien sûr. Si le scénario proposé par les deux chercheurs dans un article récent de Nature (donné en lien ci-dessous) est correct, nous aurions la clé d’une énigme remontant aux observations de la sonde soviétique Luna 3 en 1959. Les images qu’elle a fournies montraient en effet un contraste frappant entre l’aspect de la face cachée de la Lune et sa face visible, difficile à expliquer.
Plusieurs hypothèses ont été proposées depuis lors. La dernière repose sur l’idée, soutenue par les simulations numériques, que la Lune n’aurait pas été le seul corps à s’accréter au voisinage de la Terre.
Une deuxième Lune pour la Terre
De même qu’il existe un astéroïde que l’on peut qualifier de troyen à l’un des points de Lagrange du système Terre-Soleil, un petit corps possédant environ 3 % de la masse de la Lune se serait formé à partir des matériaux communs à la Terre et Théia à l’emplacement d’un point de Lagrange du système Terre-Lune.
Malgré tout instable, l’orbite troyenne de ce petit corps l’aurait amené à entrer en collision au bout de 100 millions d’années avec la face cachée actuelle de la Lune. La collision aurait été « douce », à seulement 8.600 km/h. En conséquence de quoi, le petit corps céleste se serait écrasé en se déformant en prenant un peu l’aspect d’une crêpe, recouvrant un hémisphère lunaire. Ce serait là l’origine de la quasi-absence de mer lunaire sur la face cachée de la Lune ainsi que sa topographie plus élevée.
Un moyen de tester cette théorie dans les prochaines années existe peut-être. En septembre, une mission de la Nasa baptisée Grail devrait partir en direction de Lune. Son but est de faire des mesures gravimétriques fines de notre satellite. En résolvant ce qu’on appelle en géophysique un problème inverse, les planétologues peuvent déduire de la connaissance du champ de gravitation de la Lune un certain nombre de caractéristiques de sa croûte et de son manteau. Il est possible que l’on découvre qu’elles sont exactement ce à quoi on devait s’attendre dans le scénario de Jutzi et Asphaug.
Nous saurions alors qu'au moins deux lunes étaient en orbite autour de la Terre à un moment de son histoire.
Une représentation des différentes étapes ayant conduit à la formation de la face cachée de la Lune. Elle commence en haut à gauche par l'approche d'un corps céleste de 1.270 km de diamètre constituant initialement un troyen du système Terre-Lune, déstabilisé par le Soleil. © M. Jutzi, E. Asphaug, Nature.