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Comment un impact cataclysmique a formé les deux lunes de Mars, Phobos et Deimos

Crédits : intographics / Pixabay

Deux études viennent confirmer la tendance : Phobos et Deimos, les deux lunes de Mars, sont bel et bien les résultats d’un impact géant sur la surface de la planète rouge il y a des millions d’années.

L’origine des deux lunes martiennes, Phobos et Deimos, est longtemps restée un mystère. En raison de leur petite taille et de leur forme irrégulière, les chercheurs ont longtemps pensé que ces dernières avaient été arrachées de la ceinture d’astéroïdes par la force gravitationnelle de Mars. Mais alors, on ne comprenait pas comment Mars aurait pu “capturer” ces deux astéroïdes pour en faire deux de ses satellites aux orbites presque circulaires et équatoriales.

Selon une théorie concurrente, vers la fin de sa formation, Mars aurait subi une collision géante avec une protoplanète. Mais pourquoi les débris d’un tel impact auraient privilégié ces deux énormes rochers, au lieu d’une lune énorme, comme celle de la Terre ? Une troisième et dernière hypothèse estimait cette fois-ci la formation de Phobos et Deimos en même temps que celle de Mars, mais ceci impliquait que les deux lunes aient la même composition que leur planète. Aujourd’hui, leur faible densité semble contredire cette hypothèse. Deux chercheurs ont cependant résolu le casse-tête.

Deux études indépendantes et complémentaires menées par des chercheurs belges, français et japonais nous offrent, pour la première fois, un scénario complet et cohérent de la formation de Phobos et Deimos, qui se seraient ainsi formées à la suite d’une collision entre Mars et un corps primordial d’un tiers de sa taille, 100 à 800 millions d’années après le début de la formation de la planète.

L’une de ces études, à paraître dans The Astrophysical Journal et principalement menée par des chercheurs du CNRS de l’Université d’ Aix-Marseille, exclut la capture d’astéroïdes, et nous montre que le seul scénario compatible avec les propriétés de surface de Phobos et Deimos est celui d’une collision géante. Dans la seconde étude, les chercheurs ont fait appel aux simulations numériques pour montrer comment ces satellites ont pu se former à partir des débris d’une collision gigantesque entre Mars et une protoplanète d’environ un tiers de sa taille.

Selon les chercheurs, les débris de cette collision auraient formé un très large disque autour de Mars, composé d’une partie intérieure dense constituée de matière en fusion, et d’une partie externe, très mince, principalement composée de gaz. Dans la partie interne de ce disque se serait alors formée une lune de mille fois la taille de Phobos (environ 24 000 km de diamètre) qui a depuis disparu. Les interactions gravitationnelles générées dans le disque externe par ce corps massif auraient apparemment agi comme un catalyseur pour la collecte de débris pour ainsi former d’autres petites lunes, plus éloignées. Après quelques milliers d’années, Mars aurait été entourée par un groupe d’une dizaine de petites lunes, dont une beaucoup plus grosse. Quelques millions d’années plus tard, une fois le disque de débris dissipé, les effets de marée de Mars auraient détruit (avalé) la plupart des satellites de la planète, y compris la très grande lune. Seules les deux petites lunes les plus éloignées, Phobos et Deimos, auraient alors survécu.

La théorie de la collision géante, corroborée par ces deux études indépendantes, pourrait également expliquer pourquoi l’hémisphère nord de Mars a une altitude inférieure à l’hémisphère sud : le bassin Borealis serait donc très probablement le résultat d’une collision géante, comme celle qui, in fine, a donné naissance à Phobos et Deimos. Elles contribuent également à expliquer pourquoi Mars a deux satellites au lieu d’un seul comme notre Lune, qui a également été créé par une collision géante . Tous les satellites qui ont été créés dépendaient de la vitesse de rotation de leur planète. Il y a des millions d’années,  la Terre tournait très rapidement (en moins de quatre heures), alors que Mars, elle, tournait six fois plus lentement.

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