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La Lune aurait pu se former quasi instantanément

Illustration de la lune se formant à partir des restes brisés de Theia et de parties du manteau éjecté de la Terre. CréditS : Dr Jacob Kegerreis

De nouveaux travaux basés sur des simulations de superordinateurs à très haute résolution suggèrent que la formation de la Lune n’a peut-être pas été un processus lent et graduel, comme on le pensait. Au contraire, notre satellite aurait pu se former en quelques heures seulement. Les détails de l’étude sont publiés dans The Astrophysical Journal Letters.

Une collision cataclysmique

Depuis une cinquantaine d’années, les astronomes pensent que la Lune s’est formée suite à la collision une ancienne protoplanète de la taille de Mars avec la Terre. Les restes brisés de cet objet, nommé Theia, ainsi que des roches vaporisées et du gaz extrait du manteau de notre jeune planète se seraient alors lentement mélangés en un disque avant de fusionner et de refroidir pendant des millions d’années.

Cette hypothèse est appuyée par plusieurs points. Tout d’abord, l’analyse des échantillons lunaires rapportés par les astronautes Neil Armstrong et Buzz Aldrin en 1969 a déterminé que ces derniers dataient d’environ 4,5 milliards d’années, soit quelques dizaines de millions d’années seulement après la formation de la Terre. Des similitudes dans la composition des roches lunaires et terrestres ou encore le fait que la rotation de la Terre et l’orbite de la Lune aient des orientations similaires vont également dans le sens de cette hypothèse.

Pourtant, certaines parties du tableau restent incomprises. Les chercheurs se demandent notamment pourquoi nombre de ces roches présentent des similitudes frappantes avec celles trouvées sur Terre si la Lune est principalement constituée des restes d’une protoplanète.

Certains proposent que notre satellite est en réalité constitué de roches principalement terrestres, et non des restes pulvérisés de Theia. Cependant, des modèles suggèrent que si tel était le cas, la Lune aurait une orbite très différente.

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Illustration artistique de l’impact entre la Terre et Théia. Crédits : Wikipédia.

Une formation express

Pour y voir un peu plus clair, des chercheurs de l’Université de Durham (Angleterre) ont utilisé un programme informatique appelé SPH With Inter-dependent Fine-grained Tasking (SWIFT). Ce dernier est conçu pour simuler de près le réseau complexe et en constante évolution des forces gravitationnelles et hydrodynamiques agissant sur de grandes quantités de matière.

Pour exécuter ce programme complexe, l’équipe a utilisé un superordinateur nommé COSMA (abréviation de « cosmology machine »), permettant ainsi de modéliser les conséquences de cette collision à des résolutions plus élevées que jamais.

Dans le détail, les résolutions de ces simulations sont définies par le nombre de particules utilisées. Une résolution de simulation standard se situe généralement entre 100 000 et un million de particules. Ici, les chercheurs ont pu modéliser jusqu’à cent millions de particules.

D’après cette nouvelle simulation haute résolution, la Lune se serait donc formée en quelques heures seulement à partir des morceaux de Terre éjectés et des morceaux brisés de Theia. Cette hypothèse collerait également avec tout ce que nous savons de notre satellite jusqu’à présent, comme son orbite ou sa composition.

Pour confirmer ces résultats, les chercheurs devront cependant examiner des échantillons lunaires de roche et de poussière extraits à plusieurs profondeurs. Bonne nouvelle : ce type d’échantillons pourrait être foré dans le cadre des futures missions Artemis.