Un nouveau scénario pour la formation de la Lune

Elle sera pleine le 12 janvier, sous forme de dernier quartier le 19, nouvelle le 28… Même si les astronomes peuvent déterminer ses éphémérides des siècles à l’avance, la Lune, métronome de nos mois et de nos années, n’a pas toujours accompagné la Terre. Notre planète est née sans elle et sans elle a vécu sa prime enfance. Il a fallu attendre plusieurs dizaines de millions d’années après le début de la formation du Système solaire pour que la Terre gagne son satellite.

Toute la question est de savoir comment la Lune est apparue car, aujourd’hui encore, son origine exacte demeure énigmatique. Certes, depuis le milieu des années 1970, un scénario domine, celui dit de l’impact géant. Il faut se représenter une proto-Terre dans un Système solaire jeune et turbulent voire violent, loin d’être encore stabilisé, où des embryons de planètes errent çà et là. Et, dans ce jeu de billard cosmique, imaginer la collision phénoménale entre un de ces planétoïdes, de la taille de Mars, et notre proto-Terre. Suite à ce choc cataclysmique, une quantité énorme de matériaux issus du projectile (on parle aussi d’ « impacteur ») mais également arrachés à la Terre se retrouve en orbite dans un disque de débris incandescents qui finissent par s’agréger et donner naissance à un nouveau corps, la Lune.

La plausibilité de cette hypothèse a au fil des années été confirmée par des simulations numériques. Le scénario a le mérite d’être simple et de « coller » avec beaucoup d’éléments connus du système Terre-Lune et notamment sa dynamique. Mais il y a un hic. L’étude des roches rapportées de notre satellite à l’occasion du programme Apollo a montré que leur composition isotopique était quasiment identique à celle des roches terrestres. Or les cailloux lunaires sont censés contenir en grande majorité des éléments apportés par l’impacteur et il faudrait un hasard assez extraordinaire pour que leur composition isotopique soit la même que celle des éléments agrégés sur la Terre lors de sa naissance. Cette concordance n’existe en effet pas avec les roches martiennes ou celles issues d’astéroïdes…

Collisions multiples

La solution pour résoudre ce problème serait d’envisager que l’essentiel des matériaux à partir desquels Séléné s’est constituée provienne de la Terre et non pas du « projectile » qui l’a heurtée. Mais, pour ce faire, il faudrait une collision si particulière qu’elle en devient improbable aux yeux des astronomes qui n’apprécient en général pas trop les scénarios ad hoc. D’où l’idée que vient d’avoir une équipe israélienne de s’intéresser sérieusement à une autre hypothèse, émise dans les années 1980, celle de collisions multiples avec des planétoïdes plus petits.

L’étude de ces chercheurs a été publiée ce lundi 9 janvier par Nature Geoscience. L’idée principale de l’équipe emmenée par Raluca Rufu (Weizmann Institute of Science à Rehovot) consiste à dire que les impacts de moindre envergure envoient majoritairement dans l’espace des roches issues du manteau terrestre, qui s’y agrègent en petites lunes successives, lesquelles finissent par se fondre en une seule. Les centaines de simulations menées à l’occasion de ce travail montrent que le « problème isotopique » peut, dans de nombreux cas, être résolu.

Tout n’est cependant pas idéal avec ce scénario. Ainsi que l’explique Gareth Collins, qui travaille à l’Impact and Astromaterials Research Center de l’Imperial Collège (Londres) et qui signe, toujours dans Nature Geoscience, un article commentant l’étude israélienne, l’hypothèse des collisions multiples a elle aussi quelques sérieux défis à relever. Il signale notamment qu’elle nécessite une vingtaine d’impacts pour construire un satellite aussi gros que la Lune et une fusion parfaite entre toutes les mini-lunes ainsi créées. « Si, comme il semble probable, la fusion est imparfaite ou si des mini-lunes sont perdues, écrit Gareth Collins, beaucoup plus d’impacts pourraient être requis, ce qui rendrait par conséquent la nécessaire séquence d’événements encore moins probable que n’importe lequel des scénarios exotiques avec un seul impact. » Le verdict sur la formation de la Lune est donc encore loin d’être rendu.

Source : Passeur de sciences