La théorie la plus complète et la plus répandue sur la formation de la Lune s’appelle “l’hypothèse de l’impact géant” Selon cette hypothèse, environ 150 millions d’années après la formation du système solaire, une planète de la taille de Mars nommée Théia est entrée en collision avec la Terre.
Bien que la chronologie soit très controversée dans la communauté scientifique, nous savons que cette collision a fait fondre Théia et une partie de la Terre, et que la roche en fusion a tourné autour de la Terre jusqu’à ce qu’elle devienne la Lune.
Mais une nouvelle étude, qui ne contredit pas l’hypothèse de l’impact géant, suggère une chronologie différente et une Lune plus ancienne.
De nouvelles recherches menées par des scientifiques de l’Institut de géologie et de minéralogie de l’université de Cologne suggèrent que la Lune est plus ancienne que ne le dit l’hypothèse de l’impact géant.
Leurs recherches se fondent sur des analyses chimiques d’échantillons lunaires de la mission Apollo et montrent que la Lune s’est formée seulement 50 millions d’années après le système solaire, et non 150 millions d’années. La Lune est ainsi vieillie de 100 millions d’années.
Il s’agit d’un travail important car comprendre l’âge de la Lune nous aide à comprendre l’âge de la Terre. Et ce type d’étude ne peut être réalisé qu’avec des roches lunaires, car elles n’ont pratiquement pas changé depuis leur formation.
Les roches terrestres ont été soumises à des processus géologiques pendant des milliards d’années et ne fournissent pas le même type d’enregistrement vierge de la formation que les roches lunaires.
L’étude s’intitule “Early Moon formation inferred from hafnium-tungsten systematics ” et est publiée dans Nature Geoscience.
Les preuves proviennent des relations entre deux éléments rares : le halfnium (Hf) et le tungstène (W ; il était autrefois connu sous le nom de wolfram). L’étude se concentre sur les quantités des différents éléments chimiques présents dans les roches de différents âges.
(Deglr6328/Wikimedia Commons)
“En comparant les quantités relatives de différents éléments dans des roches qui se sont formées à différentes époques, il est possible d’apprendre comment chaque échantillon est lié à l’intérieur de la Lune et à la solidification de l’océan magmatique”, a déclaré Raul Fonseca, de l’université de Cologne.
Avec son collègue, et co-auteur de l’étude, Felipe Leitzke, ils réalisent des expériences en laboratoire pour étudier les processus géologiques qui se sont produits à l’intérieur de la Lune.
Après que Théia ait heurté la Terre et créé un nuage de magma tourbillonnant, ce magma s’est refroidi et a formé la Lune. Après la collision, la Lune nouvellement née était recouverte de magma. En refroidissant, le magma a formé différents types de roches.
Ces roches contiennent un témoignage de ce refroidissement que les scientifiques tentent de retrouver.
“Ces roches ont enregistré des informations sur la formation de la Lune, et on peut encore les trouver aujourd’hui sur la surface lunaire”, explique Maxwell Thiemens, ancien chercheur de l’université de Cologne et auteur principal de l’étude.
Il existe des régions noires à la surface de la Lune, appelées mares, ce qui signifie “mers” en latin. Ce sont de grandes formations de roches basaltiques et ignées.
Les scientifiques à l’origine de l’étude ont utilisé la relation entre l’uranium, le halfnium et le tungstène pour comprendre la fusion qui a créé les mares de la Lune. Grâce à la précision de leurs mesures, ils ont pu identifier des tendances distinctes parmi les différentes suites de roches.
(US Geological Survey/Wikimedia Commons)
Le hafnium et le tungstène fournissent aux scientifiques une horloge naturelle contenue dans la roche elle-même, car avec le temps, l’isotope hafnium-182 se désintègre en tungstène 182.
Mais cette désintégration n’a pas duré éternellement ; elle n’a duré que pendant les 70 premiers millions d’années de la vie du système solaire. L’équipe a comparé les échantillons Apollo avec leurs expériences en laboratoire et a découvert que la Lune avait déjà commencé à se solidifier dès 50 millions d’années après la formation du système solaire.
(Alchemist-hp/Wikimedia Commons)
“Cette information sur l’âge signifie que tout impact géant a dû se produire avant cette période, ce qui répond à une question âprement débattue au sein de la communauté scientifique concernant la date de formation de la Lune”, ajoute Carsten Münker de l’Institut de géologie et de minéralogie de l’UoC, auteur principal de l’étude.
Peter Sprung, co-auteur de l’étude, ajoute : “De telles observations ne sont plus possibles sur Terre, car notre planète a été géologiquement active au fil du temps. La Lune offre donc une occasion unique d’étudier l’évolution planétaire.”
Il est étonnant que les roches recueillies lors de la mission Apollo 11, il y a cinquante ans, fournissent encore de telles preuves. Les mesures extrêmement précises de l’équipe sont basées sur la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif, ce qui n’était pas possible à l’époque d’Apollo.
Les astronautes qui ont collecté les échantillons ne pouvaient pas le savoir, mais ces roches continuent de nous renseigner non seulement sur la Lune, mais aussi sur l’âge de la Terre elle-même.