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La Lune se serait formée en seulement quelques heures

Cet article est extrait du mensuel Sciences et Avenir - La Recherche n°910, daté décembre 2022.

Il y a 4,5 milliards d'années, une protoplanète de la taille de Mars serait entrée en collision avec la Terre primitive. Éjectés dans l'espace, les débris se seraient ensuite progressivement agrégés jusqu'à former notre satellite naturel. Tel est le scénario que les scientifiques privilégient depuis les années 1980 pour expliquer l'origine de la Lune. Mais les experts s'écharpent sur les circonstances précises de ce phénomène.

De nouvelles simulations numériques

"Les modèles peinent à reproduire l'ensemble des caractéristiques de l'astre, comme son orbite précise ou les très grandes similitudes chimiques entre les roches terrestres et lunaires ", souligne Frédéric Moynier, cosmochimiste à l'Institut de physique du globe de Paris. Or, des simulations numériques réalisées par des planétologues de la Nasa et de l'Université de Durham (Royaume-Uni) indiquent que notre compagnon céleste se serait formé, non pas en quelques mois voire plusieurs années comme on le pensait jusqu'ici, mais en seulement quelques heures !

400 collisions testées dans un supercalculateur

L'équipe a utilisé le supercalculateur Cosma, dont la puissance équivaut à celle de 40.000 ordinateurs personnels. 100 millions de particules du système Terre-Lune ont été prises en compte, contre 100.000 à 1 million dans les travaux précédents. Et 400 collisions ont été simulées avec une résolution inédite, en faisant varier des paramètres comme la masse, la composition et la trajectoire de l'impacteur.

Ce faisant, les chercheurs ont pu identifier les modalités reproduisant le mieux les caractéristiques de la Lune. L'astre sélène se serait ainsi agrégé et stabilisé en moins de dix heures sur une orbite suffisamment lointaine à partir des gerbes de matière éjectées dans l'espace. Celles-ci devaient être constituées à 60 % de matériaux issus de la Terre primitive, le reste venant de la protoplanète. Une proportion plus importante qu'on imaginait, notamment dans les couches superficielles de la Lune où les matériaux ont fusionné avant de refroidir et former une fine croûte.

Ce nouveau canevas explique ainsi les très grandes similitudes entre les roches terrestres et lunaires, tout comme l'orbite et la structure de notre satellite. "C'est une théorie séduisante, juge Frédéric Moynier. Elle devra toutefois être étayée par la collecte de nouveaux échantillons lunaires, au pôle sud et sur la face cachée notamment, comme le prévoient des missions américaines et chinoises dans les années qui viennent. "