Repensez à l'époque où la Terre était un bébé. Le système solaire était une pépinière brutale. Des fragments de roche géants tourbillonnaient chaotiquement autour d'un jeune soleil ardent, bombardant régulièrement des planètes naissantes. La Terre s'est formée au cours de cette période, appelée à juste titre l'Hadéen, et sans cette pluie de feu constante qui forme les os de notre planète, nous ne serions pas du tout ici.
Et la lune non plus.
Vers la fin de cette période, il y a environ 4.5 milliards d'années, une protoplanète de la taille de Mars appelée Theia a percuté la Terre lors d'une collision qui aurait libéré 100 millions de fois plus d'énergie que l'astéroïde qui a tué les dinosaures. L'impact a détruit Theia, a jeté un panache titanesque de matériaux en orbite - et a donné naissance à notre lune.
Ce scénario d'impact géant est la principale théorie sur la formation de la lune, car elle correspond à une grande partie de ce que nous observons aujourd'hui sur la Terre et la Lune. Mais les scientifiques débattent encore des détails. Les premières simulations de l'impact, par exemple, suggéraient que la lune serait principalement constituée de matériaux de Théia, mais l'analyse des roches lunaires montre que la composition géochimique de la Terre et de la Lune est presque identique.
Maintenant, cependant, une nouvelle simulation haute résolution, décrit dans un article récent par des scientifiques et des chercheurs de la NASA Ames à l'Université de Durham, peut aider à résoudre l'écart.
Selon le document, les résultats d'un certain nombre de scénarios d'impact possibles correspondent plus étroitement aux observations, y compris l'orbite et la composition de la lune. Mais peut-être le plus surprenant, là où des travaux antérieurs suggéraient que la formation de la lune aurait pris des mois ou des années, la nouvelle simulation suggère que notre satellite s'est formé et a été lancé en orbite en quelques heures seulement.
Dans la simulation, montrée dans la vidéo ci-dessous, Theia frappe la Terre d'un coup d'œil. Un arc de matière, provenant à la fois de Theia et de la Terre, se met en orbite et forme deux corps. Le plus grand d'entre eux, voué à retomber sur Terre, lance le plus petit, la lune, sur une orbite stable. Si la collision initiale avait eu lieu à minuit, la lune se serait formée au petit déjeuner.
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Ce n'est pas la première tentative pour mieux adapter nos observations à l'histoire de l'origine de l'impact géant de la lune.
Les scientifiques ont proposé et simulé un certain nombre de théories pour expliquer la composition géochimique de la lune. Ceux-ci incluent une énergie plus élevée ou des impacts multiples, un délit de fuite ou la possibilité d'un impact plus précoce, lorsque la Terre était encore recouverte d'un océan de magma. Celles-ci sont toujours possibles, bien que chacune comporte également son propre ensemble de défis.
Ici, l'équipe a adopté une approche différente, suggérant que le problème n'est peut-être pas la théorie mais notre simulation de celle-ci. Les simulations plus anciennes utilisaient des centaines de milliers ou des millions de «particules» - vous pouvez les considérer comme des substituts numériques idéalisés pour des morceaux de Terre et de Theia, chacun suivant les lois de la physique lors de la collision. La dernière simulation, en revanche, utilise des centaines de millions de particules, chacune d'environ 8.5 miles (14 kilomètres) de diamètre.
C'est le Recréation numérique de la formation de la lune avec la plus haute résolution à ce jour.
La résolution a mis l'accent sur la mécanique des grands impacts d'une manière antérieure, les simulations moins détaillées ne pouvaient tout simplement pas. Et dans le processus, le travail a jeté une nouvelle théorie, potentiellement plus simple, dans le chapeau : que la lune s'est formée rapidement, en une seule étape. L'équipe a découvert que ce scénario pourrait produire une lune semblable à la nôtre, de l'orbite à la composition.
Cependant, bien que le nouveau travail soit attrayant, le renforcer davantage nécessitera davantage de simulations à haute résolution et, surtout, de futures missions collectant davantage d'échantillons de la lune elle-même.
Quoi que les scientifiques découvrent, l'histoire de la formation de la lune a des implications considérables. Son le destin est étroitement lié à celui de la Terre, des marées à la tectonique des plaques et à la montée et à l'évolution de la vie elle-même. Si nous découvrons que notre lune est une valeur aberrante – comme cela semble être le cas dans notre système solaire, du moins – peut-être que les chances que la vie surgisse et survive à long terme ailleurs soient plus faibles. Nous ne savons pas encore.
C'est pourquoi il est important de construire et d'étudier des simulations comme celle-ci.
"Plus nous en apprenons sur la naissance de la lune, plus nous découvrons l'évolution de notre propre Terre", a déclaré Vincent Eke, chercheur à l'Université de Durham et co-auteur de l'article, dans un communiqué. "Leurs histoires sont entrelacées et pourraient trouver un écho dans les histoires d'autres planètes modifiées par des collisions similaires ou très différentes."
Crédit image: Centre de recherche Ames de la NASA
