De nouvelles preuves obligent les scientifiques à reconsidérer la façon dont la Lune s’est formée

Pendant des décennies, les scientifiques ont débattu de l’aspect qu’aurait eu un morceau de Terre qui s’est détaché pour former notre Lune il y a environ 4,5 milliards d’années.

Aujourd’hui, de nouvelles preuves chimiques suggèrent que les choses ont été beaucoup plus violentes que nous ne le pensions, les chercheurs suggérant que l’impact qui a libéré notre Lune était “comme une masse frappant une pastèque”.

Il est bien établi que la Lune faisait autrefois partie de la Terre avant d’être détachée de son flanc et projetée sur notre orbite, mais les circonstances dans lesquelles ce “grand découplage” s’est produit ont fait l’objet de débats animés.

Jusqu’à récemment, un objet de la taille de Mars (parfois appelé Théia) est entré en collision avec la Terre encore en développement, environ 20 à 100 millions d’années après la formation du système solaire. L’hypothèse la plus largement acceptée concernant la formation de la Lune suggérait qu’un objet de la taille d’une étoile était à l’origine de la Lune

Bien que notre jeune planète semble être sortie relativement indemne de la collision, l’impact aurait provoqué l’enfoncement du noyau de Théia et de la majeure partie de son manteau dans le noyau et le manteau de la Terre et leur fusion avec ceux-ci.

Parmi les poussières et les débris restants qui ont été éjectés dans l’orbite de la Terre, un petit disque d’accrétion s’est formé, et c’est à partir de celui-ci que notre Lune a fini par prendre forme.

Alors que cette rencontre peut sembler assez violente, les scientifiques s’accordent depuis près de cinq décennies à dire que Théia a frôlé la surface de la Terre avec une énergie relativement faible.

Cette hypothèse, connue sous le nom d'”impact géant”, a permis d’expliquer toutes sortes d’autres choses – comme la grande taille de la Lune par rapport à la Terre et leurs taux de rotation distincts – et de nombreuses preuves la confirment.

Mais il y a toujours eu un gros problème avec cette hypothèse. Il serait logique qu’une grande partie du matériau qui compose la Lune provienne de Théia, mais les analyses chimiques des échantillons ramenés par les missions Apollo dans les années 1970 ont indiqué que les roches terrestres et lunaires étaient presque identiques.

Simulation après simulation de l’impact, on a prédit que la plupart des matériaux (60 à 80 %) qui ont formé la Lune provenaient de l’impacteur, plutôt que de la Terre, et qu’il était extrêmement improbable que la Terre et Théia aient la même composition chimique.

Aujourd’hui, des géochimistes de l’université de Harvard et de l’université de Washington signalent qu’une nouvelle analyse plus détaillée de sept roches lunaires et de huit roches terrestres n’a pas clarifié les choses comme ils l’espéraient.

“Nous sommes toujours en train de remesurer les anciens échantillons Apollo des années 70, car la technologie s’est développée ces dernières années”, a déclaré l’un des membres de l’équipe, Kun Wang de l’université de Washington, à Ria Misra de Gizmodo.

“Nous pouvons mesurer des différences beaucoup plus petites entre la Terre et la Lune, et nous avons donc trouvé beaucoup de choses que nous n’avions pas trouvées dans les années 1970. Les anciens modèles ne pouvaient tout simplement pas expliquer les nouvelles observations.”

En fait, non seulement la nouvelle analyse n’a trouvé aucune nouvelle preuve de matériaux qui auraient pu provenir d’autre chose que de la Terre – elle a même suggéré que les origines de ces roches lunaires étaient encore plus étroitement liées à la Terre que nous le pensions.

Et il y avait un autre petit détail intéressant. Chaque signature isotopique de l’analyse chimique correspondait à la fois à la Terre et à la Lune, sauf une : l’isotope lourd du potassium dans les échantillons lunaires.

Pour que cet isotope de potassium lourd apparaisse séparément dans les roches lunaires, celles-ci ont dû subir des températures incroyablement élevées, ce qui permet à l’équipe de suggérer que la collision à l’origine de la formation de la Lune a été beaucoup plus violente que ce que nous aurions pu imaginer.

Comme l’explique Loren Grush sur The Verge :

“La collision qui a formé la Lune n’était pas du tout de faible énergie, affirme [Wang]. Au contraire, l’impact a été extrêmement violent, pulvérisant la majeure partie de la Terre et de l’impacteur, et les transformant en vapeur.

Dans ce scénario, la Terre et l’impacteur vaporisés se mélangent pour former une atmosphère dense géante. Cette atmosphère se refroidit ensuite et se condense en notre planète et son satellite.”

Il s’agit d’une affirmation incroyablement audacieuse, car non seulement elle suggère que nous nous sommes trompés sur la façon dont notre propre Lune s’est formée, mais elle dépeint un système solaire primitif beaucoup plus violent et volatile que nous ne le pensions.

Bien que personne n’ait contesté ces affirmations, il incombe maintenant à Wang et à son équipe de rendre leur hypothèse plus convaincante et mieux étayée que celle que nous véhiculons depuis près de 50 ans.

Et cela implique de démontrer comment sept échantillons lunaires riches en isotopes lourds de potassium peuvent représenter avec précision la composition globale en potassium de la Lune.

“Je suis globalement très satisfait de ce qu’ils ont fait, j’aurais simplement souhaité qu’ils utilisent de meilleurs échantillons”, a déclaré à The Verge Munir Humayun, géologue à l’université d’État de Floride, qui n’a pas participé à l’étude, ajoutant qu’il n’y a pas encore assez de données pour étayer l’hypothèse.

Wang lui-même ne semble pas trop effrayé par les critiques, affirmant que toute nouvelle hypothèse prend du temps à s’installer et à être acceptée à mesure que les preuves s’accumulent autour d’elle.

“Il a fallu des décennies aux gens pour accepter cette hypothèse d’impact géant”, dit-il. “Maintenant, nous disons que l’hypothèse de l’impact géant n’est pas juste, donc il faudra peut-être 10 à 20 ans pour accepter le nouveau modèle”

Seul le temps nous dira si sa version de l’histoire de l’origine de la Lune résistera à l’examen.

L’étude a été publiée dans Nature.