La Lune pourrait s’être formée presque immédiatement après un impact dévastateur entre la Terre et un monde de la taille de Mars dans le passé antique, selon les résultats d’une nouvelle étude sur un superordinateur.
La lune de la Terre est un témoin silencieux de l’histoire de toute notre espèce. Son influence gravitationnelle est responsable des marées, et sa simple présence dans le ciel nocturne a profondément influencé le développement culturel de l’humanité.
Pourtant, malgré sa nature toujours présente, la communauté scientifique n’est pas encore parvenue à un consensus sur la manière exacte dont le plus grand satellite naturel de la Terre s’est formé.
Il est largement admis que la Lune a été créée lorsqu’un corps du système solaire à peu près de la taille de Mars – qui a été surnommé Theia – est entré en collision avec la Terre il y a environ 4,5 milliards d’années. Cet impact a dévasté à la fois notre planète et Theia primordiale, et a envoyé de grandes quantités de matériaux des deux mondes se précipiter sur l’orbite terrestre.
De nombreuses théories précédentes entourant la formation de la Lune suggèrent qu’elle a lentement fusionné à partir de cette soupe de débris orbitaux, jusqu’à ce que finalement le reste de la matière non accumulée par le satellite retombe vers la Terre.
Dans ce scénario, les débris orbitaux auraient été en grande partie composés des restes de Theia. Cependant, des échantillons de roche récupérés à la surface de la Lune par des astronautes de l’ère Apollo ont montré une similitude structurelle et isotopique surprenante avec ceux trouvés sur Terre.
Bien que cela soit possible, les auteurs d’une nouvelle étude ont constaté qu’il était peu probable que le matériau de Theia ait une correspondance aussi étroite avec celui de la Terre.
Dans la nouvelle étude, une équipe de chercheurs de l’Université de Durham au Royaume-Uni a utilisé la puissante installation de supercalcul DiRAC pour exécuter une gamme de simulations qui pourraient expliquer la création de la lune terrestre.
Le supercalculateur a utilisé un nombre significativement plus grand de particules pour simuler l’ancienne collision par rapport aux études précédentes. Selon l’équipe, les simulations à faible résolution peuvent omettre des aspects importants du processus de collision.
Au cours de l’étude, les scientifiques ont exécuté des centaines de ces simulations à haute résolution tout en faisant varier une gamme de paramètres clés, notamment les masses, les rotations, les angles et les vitesses des deux mondes malheureux.
Les simulations ont révélé qu’un grand corps avec une masse semblable à la Lune et une teneur en fer aurait pu fusionner presque immédiatement en orbite après la collision Terre-Theia. La simulation détaillée a montré que le satellite hypothétique nouvellement né aurait été créé au-delà de la limite de Roche – qui est la distance orbitale à laquelle un satellite peut orbiter autour d’une planète sans être déchiqueté par sa gravité.
De plus, les couches externes d’un tel monde seraient riches en matériaux éjectés de la Terre, expliquant ainsi les similitudes entre les roches de l’ère Apollo et celles de notre planète.
« Cette voie de formation pourrait aider à expliquer la similitude de la composition isotopique entre les roches lunaires renvoyées par les astronautes d’Apollo et le manteau terrestre », explique le co-auteur de l’étude Vincent Eke, professeur agrégé au Département de physique de l’Université d’Exeter. peuvent également avoir des conséquences observables sur l’épaisseur de la croûte lunaire, ce qui nous permettrait de mieux cerner le type de collision qui a eu lieu.
Si la Lune s’est formée rapidement après l’impact, sa structure interne serait probablement différente de celle si elle s’était développée progressivement à partir d’un disque circumplanétaire de débris. Les astronautes qui retourneront sur la Lune dans les décennies à venir dans le cadre du programme Artemis de la NASA collecteront de nouveaux échantillons de la surface lunaire qui pourront être utilisés pour tester la théorie de la formation rapide.
La recherche pourrait aider à mettre à jour la compréhension des scientifiques sur la façon dont les lunes se forment sur les orbites de mondes lointains répartis dans l’univers.
Anthony Wood est rédacteur scientifique indépendant pour l’IGN
Crédit d’image : Dr Jacob Kegerreis