Quand la Terre a-t-elle obtenu sa lune

Alors que la Terre vole à travers l'espace dans sa danse céleste autour du soleil, elle s'accompagne de son partenaire perpétuel, la lune. Depuis aussi longtemps que nous avons eu des océans, la lune tire sur leurs eaux, nous donnant le reflux et le flux des marées. Et quand la vie a émergé de la mer pour la première fois et a levé les yeux vers le ciel, la lune était là pour la saluer. La Terre a partagé tellement de son histoire avec la lune qu'il est facile d'oublier qu'il n'en a pas toujours.

Sur la base de notre meilleure compréhension actuelle, le système solaire s'est formé à partir d'une nébuleuse primordiale – un nuage de poussière qui a fusionné sous la force de sa gravité créant un disque aplati qui s'est renflé au milieu. Après que ce renflement est devenu suffisamment dense pour fusionner l'hydrogène ensemble, il s'est enfui dans notre soleil, tout le temps, les collisions sur le disque formaient des planètes, des lunes et des météores. En supposant que tout s'est réuni en même temps, nous pouvons faire une estimation approximative de l'âge du soleil et des planètes.

En soumettant des météores à des datations radiométriques, nous savons que le soleil et la terre ont environ 4,6 milliards d'années. Lorsque des techniques de datation radiométrique similaires sont appliquées aux roches ramenées des atterrissages de la lune, les roches les plus anciennes sont âgées de 4,46 milliards d'années, ce qui signifie que la lune est au moins ce vieux et probablement un peu plus. Donc, si la lune ne s'est pas formée avec la terre, d'où vient-elle?

Il y a beaucoup de théories qui essaient d'expliquer d'où vient la lune. Aucun d'eux n'est parfait, mais en général, toute théorie de la formation de la lune doit tenir compte de cinq choses: le moment angulaire de la terre et de la lune, la masse et la densité de la lune, la masse relative faible du noyau de la lune, la Absence d'éléments volatils (éléments qui vaporisent facilement) et la similitude entre les éléments sur la terre et la lune.

Aucune théorie ne peut expliquer toutes ces exigences, mais la plupart des scientifiques (NASA inclus) croient que la lune s'est formée lorsque la jeune terre a été frappée par une autre planète (surnommée Theia pour la mère de la déesse de la lune grecque Selene) de la taille de Mars. Il y a quelques raisons pour lesquelles les scientifiques pensent que c'est l'événement de formation le plus probable.

La Terre étant frappée par un objet de la taille d'une planète aiderait à rendre compte de son moment angulaire. Parce que cet événement hypothétique éraflureait les couches externes de la Terre, elle laisserait le protomoon avec un très petit noyau de fer. L'énergie libérée par un tel impact expliquerait également les volatils manquants. Mais il y a un facteur important que ce scénario ne tient pas compte, et il a créé quelque chose d'une crise dans le domaine de la sélénologie.

Pour comprendre la «crise isotopique», il est utile de comprendre ce que sont les isotopes. Tous les atomes d'oxygène, par exemple, ne sont pas créés égaux. L'oxygène « normal » est composé de huit électrons, huit protons et huit neutrons. C'est ce qu'on appelle ¹⁶o sur la base de la somme des protons et des neutrons, mais il est possible que l'oxygène ait plus ou moins de neutrons. Ces différentes configurations atomiques du même élément sont appelées isotopes.

La plupart des isotopes de l'oxygène sont instables et se décomposent rapidement dans d'autres éléments, mais il y en a trois qui sont stables et ne se décomposent pas: ¹⁶o, ¹⁷o et ¹⁸o. Les scientifiques peuvent utiliser les rapports de ces isotopes d'oxygène piégés dans des roches comme une sorte d'empreinte digitale planétaire. Par exemple, les rapports isotopiques entre la Terre, le Mars et les diverses météorites sont nettement différents, tandis que les rapports de roches sur la lune sont identiques à la Terre.

La similitude isotopique entre la Terre et la Lune implique une origine commune, mais sur la base de la plupart des simulations d'impact, la majeure partie du matériau de la lune serait venue de Theia, pas de la Terre. En d'autres termes, les deux objets devraient avoir des rapports isotopiques différents. Les résolutions de cette crise ont été avancées, mais aucune ne peut expliquer pleinement la lune et la terre telles qu'elles sont aujourd'hui.

Même si la théorie des impacteurs décrite ci-dessus est la théorie la plus populaire sur l'origine de la lune, il y en a d'autres. Dans les années 1800, George Darwin (fils de Charles) a postulé que la première terre tournait si vite que la lune était essentiellement jetée, mais la science moderne ne soutient pas cette idée. Une autre idée était que la lune s'est formée en même temps que la Terre, mais en raison de la petite taille du noyau lunaire, ce n'est pas probable non plus.

En supposant que la lune a été formée par un événement d'impact, il existe quelques théories alternatives qui peuvent expliquer son origine. La solution la plus simple est que l'objet impactant avait une composition isotopique identique à la Terre. Sur la base de ce qui est connu en ce moment, ce scénario ne sera pas probable. Il a également été suggéré que les débris de l'impact, l'oxygène vaporisé en particulier, pourraient avoir mixte post-impact, mais cela ne tiendrait pas compte de la similitude isotopique d'éléments plus lourds comme le titane sur les deux corps.

Compte tenu de la connaissance actuelle, il est impossible de dire avec certitude comment la lune s'est formée – nous devons simplement attendre plus de données. Heureusement, nous pourrions être proches d'une réponse. La NASA prévoit de renvoyer les humains sur la lune dès 2027, et il est possible que les connaissances déverrouillées de cette mission puissent être la clé pour enfin résoudre le mystère de l'origine de la lune.