Hypothèse de l'impact géant
L'hypothèse de l'impact géant est que la Lune a été créée à partir des débris d'une collision entre la jeune Terre et une protoplanète de la taille de Mars. C'est l'hypothèse scientifique privilégiée pour la formation de la Lune.
Cette hypothèse est confirmée par les échantillons de la Lune qui le montrent :
- la surface de la Lune était autrefois en fusion
- le noyau de fer apparemment relativement petit de la Lune et une densité plus faible que celle de la Terre, et
- des preuves de collisions similaires dans d'autres systèmes stellaires (qui donnent lieu à des "disques de débris")
Le corps en collision est parfois appelé Theia pour le mythique Titan grec qui était la mère de Sélène, la déesse de la lune.
Cette hypothèse soulève plusieurs questions sans réponse. Les rapports isotopiques de l'oxygène lunaire sont essentiellement identiques à ceux de la Terre, sans aucune preuve de la contribution d'un autre corps solaire. De plus, les échantillons lunaires n'ont pas les rapports attendus d'éléments volatils, d'oxyde de fer ou d'éléments sidérophiles (éléments chimiques qui se lient au fer), et il n'y a aucune preuve que la Terre ait jamais eu l'océan de magma impliqué par l'hypothèse.
Image d'artiste de l'impact géant qui aurait formé la Lune
Contexte
Le satellite naturel relativement grand de la Terre, la Lune, est unique en son genre. Pendant le programme Apollo, des roches de la surface de la Lune ont été amenées sur Terre. La datation radiométrique de ces roches a montré que la Lune avait 4527 ± 10 millions d'années, soit environ 30 à 55 millions d'années de moins que les autres corps du système solaire. De nouvelles preuves suggèrent que la Lune s'est formée encore plus tard, 4,48±0,02 Ga, ou 70-110 Ma après le début du système solaire. Une autre caractéristique notable est la densité relativement faible de la Lune, ce qui doit signifier qu'elle n'a pas un grand noyau métallique, comme c'est le cas pour les autres corps terrestres du système solaire. La composition de la Lune ressemble beaucoup à celle du manteau et de la croûte terrestre, sans le noyau terrestre. Cela a conduit à l'hypothèse de l'impact géant : l'idée que la Lune s'est formée lors d'un impact géant de la proto-Terre avec une autre protoplanète.
On pense que l'impacteur, parfois appelé Theia, était un peu plus petit que la planète Mars. Theia est entrée en collision avec la Terre vers 4 533 Ga. Les modèles révèlent que lorsqu'un impacteur de cette taille a frappé la proto-Terre à un angle faible et à une vitesse relativement faible (8-20 km/s ou 5,0-12,4 mi/s), une grande partie du matériau des manteaux (et des proto-croutes) de la proto-Terre et de l'impacteur a été éjectée dans l'espace, où une grande partie est restée en orbite autour de la Terre. Ce matériau finira par former la Lune.
Cependant, les noyaux métalliques de l'impacteur se seraient enfoncés à travers le manteau de la Terre pour fusionner avec le noyau terrestre, épuisant la Lune de matière métallique. L'hypothèse de l'impact géant explique donc la composition anormale de la Lune. L'éjecta en orbite autour de la Terre aurait pu se condenser en un seul corps en quelques semaines. Sous l'influence de sa propre gravité, le matériau éjecté est devenu un corps plus sphérique : la Lune.
Les âges radiométriques montrent que la Terre existait déjà depuis au moins 10 millions d'années avant l'impact, soit suffisamment de temps pour permettre la différenciation du manteau et du noyau primitifs de la Terre. Ensuite, lorsque l'impact s'est produit, seul le matériau du manteau a été éjecté, laissant le noyau de la Terre, composé d'éléments lourds, intact.
Conséquences
L'impact a eu des conséquences importantes pour la jeune Terre. Il a libéré une énorme quantité d'énergie, provoquant la fusion complète de la Terre et de la Lune. Immédiatement après l'impact, le manteau de la Terre était en forte convection, la surface était un grand océan de magma. La première atmosphère de la planète a dû être complètement soufflée par l'énorme quantité d'énergie libérée. On pense également que l'impact a modifié l'axe de la Terre pour produire la grande inclinaison axiale de 23,5° qui est responsable des saisons de la Terre (un modèle simple et idéal des origines des planètes aurait des inclinaisons axiales de 0° sans saisons reconnaissables). Il se peut également qu'elle ait accéléré la rotation de la Terre.
Preuves récentes
L'analyse de la roche lunaire ramenée par les astronautes d'Apollo semble montrer des traces de Theia. Les chercheurs affirment que cela confirme la théorie selon laquelle la Lune a été créée par une collision cataclysmique. Certains scientifiques sont surpris que la différence entre la matière de Theia trouvée dans la roche lunaire et la Terre soit si faible.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que l'hypothèse de l'impact géant ?
R : L'hypothèse de l'impact géant est que la Lune a été créée à partir des débris d'une collision entre la jeune Terre et une protoplanète de la taille de Mars.
Q : Quelles sont les preuves de l'hypothèse de l'impact géant ?
R : Les preuves de cette hypothèse proviennent d'échantillons de Lune qui montrent que la surface de la Lune était autrefois en fusion, du noyau de fer apparemment relativement petit de la Lune et d'une densité inférieure à celle de la Terre, ainsi que des preuves de collisions similaires dans d'autres systèmes stellaires (qui donnent lieu à des "disques de débris").
Q : Quel est le nom donné au corps qui entre en collision dans l'hypothèse de l'impact géant ?
R : Le corps en collision est parfois appelé Theia, du nom de la Titan grecque mythique qui était la mère de Séléné, la déesse de la lune.
Q : Quelles sont les questions en suspens dans l'hypothèse de l'impact géant ?
R : Les questions que soulève cette hypothèse sont les suivantes : les rapports isotopiques de l'oxygène lunaire sont essentiellement identiques à ceux de la Terre, et rien n'indique qu'un autre corps solaire y ait contribué ; les échantillons lunaires ne présentent pas les rapports attendus d'éléments volatils, d'oxyde de fer ou d'éléments sidérophiles (éléments chimiques qui se lient au fer) ; et rien ne prouve que la Terre ait jamais eu l'océan magmatique que suppose l'hypothèse.
Q : Quelle est l'hypothèse scientifique privilégiée pour la formation de la Lune ?
R : L'hypothèse scientifique privilégiée pour la formation de la Lune est celle de l'impact géant.
Q : Quelle est la densité de la Lune par rapport à celle de la Terre ?
R : La densité de la Lune est inférieure à celle de la Terre.
Q : Quel est le Titan grec mythique associé à la Lune dans l'hypothèse de l'impact géant ?
R : Dans l'hypothèse de l'impact géant, le corps entrant en collision est parfois appelé Theia, du nom du Titan grec mythique qui était la mère de Séléné, la déesse de la lune.
