Dans les années 1970, une théorie fut proposée par deux planètologues, William Hartmann et Donald Davis, pour expliquer l’apparition de la Lune. Affinée plus tard, en 2001, par les simulations numériques de l’astrophysicienne Robin Canup, elle postule qu’il y a environ 4,5 milliards d’années, un corps de la taille de Mars baptisé Théia aurait violemment percuté la proto-Terre, projetant d’immenses quantités de débris rocheux en orbite. Ils auraient ensuite formé un disque de matière à partir duquel la jeune Lune se serait lentement agrégée par accrétion.
Longtemps, la communauté scientifique a pensé que ce processus se serait étalé sur des mois ou quelques dizaines d’années ; une certitude déjà ébranlée en 2022 par l’équipe de l’astrophysicien Jacob Kegerreis (NASA Ames / Université de Durham), qui suggérait pour la première fois que la Lune avait pu se constituer en quelques heures. Quatre ans plus tard, cette nouvelle étude, publiée le 1er septembre dans la revue The Astrophysical Journal Letters par une équipe du Southwest Research Institute (SwRI) et de l’Université de l’Arizona, va dans leur sens. Cette fois, les chercheurs ont conforté l’hypothèse en intégrant pour la première fois à leur raisonnement deux paramètres centraux qui avaient été négligés auparavant.
Théia et l’erreur oubliée des premiers modèles de collision
Menée par Adeene Denton chercheuse au SwRI, cette nouvelle étude repose également sur des simulations numériques, mais, à la différence des précédentes, celles-ci prennent en considération la température interne et la rigidité des matériaux qui constituaient Théia.
Pourquoi est-ce si important ? Parce que plus un corps est chaud, plus ses couches externes sont malléables ; il a alors tendance à se déformer plus facilement sous le choc. Dans le cas de Théia, ce principe physique aurait modifié la dispersion des débris après l’impact, et, par conséquent la vitesse à laquelle la Lune se serait ensuite agrégée.
Si ces facteurs n’avaient pas été intégrés auparavant, c’est principalement parce que l’on pensait qu’au vu de l’énergie colossale libérée par la collision, l’extrême chaleur générée avait vaporisé ou fondu instantanément toute la matière, rendant superflue l’étude de son état solide avant le choc. « Nous n’étions pas sûrs que cela changerait quelque chose pour la Lune. En réalisant les simulations, nous avons constaté que cela jouait en réalité un rôle majeur », a déclaré Denton dans ce communiqué du SwRI.
Si l’impact s’était produit tôt (moins de 60 millions d’années après la formation du Système solaire), Théia était encore suffisamment chaude au moment du choc ; ses couches externes auraient été intégralement désintégrées. Son noyau de fer se serait aggloméré avec celui de la Terre, pendant que les autres débris, éjectés en orbite, auraient formé la Lune en à peine cinq heures.
À l’inverse, si la collision était survenue plus tardivement (entre 100 et 150 millions d’années après la formation du Système solaire), Théia était plus froide et aurait opposé une résistance bien supérieure au choc, dispersant ses débris plus lentement. Ceux-ci auraient alors formé un anneau propice à une accrétion plus lente.
Pour départager ces deux issues possibles, Denton a repris les paramètres des modélisations canoniques en attribuant à la proto-Terre et à Théia un profil thermique identique (distribution de la température au sein d’un corps en fonction de la profondeur ou de la position). « Lorsque j’ai appliqué les mêmes paramètres […], une Lune intacte est apparue en à peine cinq heures », conclut la chercheuse. À condition, toutefois, que ces conclusions soient confirmées par de futures recherches, la vitesse de formation estimée dans cette étude pourrait devenir une borne temporelle très précieuse pour dater plus précisément l’impact lui-même. Par extension, les planétologues et les astrophysiciens pourront également retracer le profil thermique de la Terre primitive : une période géologiquement muette, puisqu’aucune roche terrestre n’a conservé de traces du cataclysme.
- Une étude récente indique que la Lune s’est formée en seulement cinq heures après la collision avec Théia, bien plus rapidement que précédemment estimé.
- Les chercheurs ont intégré des facteurs de température et de rigidité des matériaux dans leurs simulations, modifiant ainsi la compréhension de l’accumulation des débris.
- Cette découverte pourrait aider à mieux dater l’impact et à retracer les caractéristiques de la Terre primitive.
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