La Lune aurait pu apparaître presque entière quelques heures seulement après la collision qui lui a donné naissance.
L'origine de notre satellite est généralement reliée à un choc survenu au début de l'histoire du Système solaire. Une planète de la taille de Mars, appelée Théia, aurait percuté la jeune Terre. Dans le scénario classique, la collision disperse une grande quantité de roche autour de notre planète. Ces débris se rassemblent ensuite progressivement pour former la Lune.
La collision de Théia et de la jeune Terre
Crédit : Hernán Cañellas
Une nouvelle étude montre toutefois qu'un détail peut profondément changer le résultat : la résistance des roches. Les anciennes simulations traitaient souvent les deux astres comme des matières capables de se déformer très facilement lors du choc. L'énergie libérée semblait si grande que la solidité des matériaux paraissait négligeable.
Les chercheurs du Southwest Research Institute et de l'Université de l'Arizona ont refait ces simulations en donnant aux roches des propriétés plus réalistes. Leur résistance dépend notamment de leur température. Une roche très chaude se déforme plus facilement qu'une roche plus froide, ce qui modifie la manière dont Théia réagit pendant la collision.
Le résultat est spectaculaire. Avec certaines conditions déjà utilisées dans des modèles historiques, un corps de la taille de la Lune subsiste environ cinq heures après l'impact. Les calculs établissent donc qu'un tel scénario est physiquement possible.
La température joue ici un rôle majeur. Lorsque la Terre primitive et Théia sont très chaudes, leurs matériaux résistent moins au choc. Théia peut alors être largement détruite et alimenter un vaste anneau de débris. Si les deux corps sont plus froids et plus résistants, une grande masse peut rester assemblée et devenir directement un satellite.
Cette différence pourrait aussi donner des indices sur la date de la collision. Les jeunes planètes commencent leur existence très chaudes, puis refroidissent avec le temps. Si les propriétés actuelles de la Lune permettent un jour de déterminer quel scénario correspond le mieux à sa naissance, elles pourraient donc aider à préciser quand l'impact s'est produit.
Une difficulté demeure : la Terre et la Lune possèdent des compositions remarquablement proches. Les nouvelles simulations ne règlent pas cette question. Une possibilité est que Théia et la Terre se soient formées dans une même région du disque de matière entourant le jeune Soleil, avec des matériaux déjà assez semblables avant leur rencontre.
Les chercheurs peuvent désormais confronter ces scénarios rapides à d'autres indices conservés dans les roches lunaires. La quantité de substances qui s'évaporent facilement lors d'un fort chauffage pourrait notamment garder la trace des conditions de l'impact. Ces mesures permettront de tester si une Lune restée largement intacte est compatible avec ce que les missions lunaires ont rapporté sur Terre.