Depuis la fin du XIXe siècle, les scientifiques ont du mal à expliquer l'origine de la Lune. Alors que les scientifiques ont longtemps émis l'hypothèse que la Terre et elle ont une origine commune, les questions de savoir comment et quand se sont révélées insaisissables. Par exemple, le consensus général aujourd'hui est qu'un impact avec un objet de la taille de Mars (Theia) a conduit à la formation du système Terre-Lune peu après la formation des planètes (alias l'hypothèse d'impact géant).
Cependant, des simulations de cet impact ont montré que la Lune se serait formée à partir de matériaux principalement à partir de l'objet impactant. Cela n'est pas confirmé par les preuves, cependant, qui montrent que la Lune est composée du même matériau que la Terre. Heureusement, une nouvelle étude réalisée par une équipe de scientifiques du Japon et des États-Unis a fourni une explication à cet écart: la collision a eu lieu alors que la Terre était encore composée de magma chaud.
L'étude qui décrit leurs découvertes, «Origine océanique du magma terrestre de la Lune», a récemment paru dans la revue Géoscience de la nature. L'étude a été dirigée par Natsuki Hosono du RIKEN Center for Computational Science et comprenait des chercheurs de l'Université de Yale, du RIKEN Center for Computational Science et du Earth-Life Science Institute (ELSI) du Tokyo Institute of Technology.
Outre les simulations qui modélisent le scénario d'impact, l'hypothèse d'impact géant est également en proie au fait que lors d'un impact, la plupart des matériaux formant la Lune seraient des minéraux silicatés. Cela entraînerait un satellite de la Terre pauvre en fer, mais des études sismologiques ont montré que la Lune a probablement un noyau comme celui de la Terre (composé de fer et de nickel) et que la convection dans son noyau alimentait également un champ magnétique à un moment donné.
Encore une fois, la nouvelle étude propose un scénario qui peut expliquer cela. Selon le modèle qu'ils ont créé, lorsque la Terre et Theia sont entrées en collision environ 50 millions d'années après la formation du Soleil (il y a environ 4,6 milliards d'années), la Terre était recouverte d'une mer de magma chaud tandis que Theia était probablement composée de matériaux solides.
Ce modèle a montré qu'après la collision, le magma sur Terre aurait été beaucoup plus chauffé que les solides de l'objet impactant. Cela ferait augmenter le volume du magma et s'échapperait en orbite pour former la Lune. Ce dernier modèle, qui prend en compte les différents degrés de chauffage entre la proto-Terre et Theia, explique effectivement comment il y a beaucoup plus de matière terrestre dans la composition de la Lune.
Shun-ichiro Karato, professeur de géologie à l'Université de Yale et co-auteur de l'article, a mené des recherches approfondies sur les propriétés chimiques du magma proto-terrestre dans le passé. Comme il l'a expliqué dans une interview avec Yale News:
«Dans notre modèle, environ 80% de la lune est faite de matériaux proto-terrestres. Dans la plupart des modèles précédents, environ 80% de la lune est constituée de l'impacteur. C'est une grande différence."
Pour les besoins de l'étude, Karato a dirigé les efforts de recherche de l'équipe sur la compression du silicate fondu. La tâche de développer un modèle informatique pour prédire comment le matériau de la collision serait distribué, quant à elle, a été réalisée par un groupe d'ELSI au Tokyo Institute of Technology et au RIKEN Center for Computational Science.
Pris ensemble, le nouveau modèle a démontré que le magma surchauffé serait perdu dans l'espace et fusionnerait pour former un nouveau corps en orbite plus rapidement que le matériau perdu de l'impacteur. Il a également montré que des matériaux de l'intérieur de la Terre (qui seraient riches en fer et en nickel) entreraient également dans la formation de la Lune - qui coulerait ensuite au centre pour former le noyau de la Lune.
Essentiellement, le nouveau modèle confirme les théories précédentes sur la façon dont la Lune s'est formée en supprimant le besoin de conditions de collision non conventionnelles. Jusqu'à présent, c'est ce que les scientifiques ont fait pour tenir compte de l'écart entre les simulations d'impact et les données obtenues à partir de l'étude des roches lunaires et de la surface lunaire.
Cette étude pourrait également conduire à des théories plus raffinées sur la formation du système solaire et sur ce qui s'est passé immédiatement après. Étant donné que l'impact entre la proto-Terre et Theia peut avoir joué un rôle dans l'émergence éventuelle de la vie sur Terre, il pourrait également aider les scientifiques à contraindre ce qui est nécessaire pour qu'un système stellaire ait des planètes habitables.
