La plupart des scientifiques s'accordent à dire que la Terre a presque toujours eu sa lune. Les détails de la composition de la lune (en particulier le "mélange isotopique" de versions plus lourdes et plus légères de divers éléments) sont trop similaires à ceux de la Terre pour qu'elle ait été capturée depuis un endroit éloigné. Cependant, certains détails de composition diffèrent suffisamment pour écarter l'idée que la lune est simplement un morceau de la Terre qui s'est détaché.

Les détails de la formation de la lune, et quand, ont longtemps été débattus. Aujourd'hui, deux nouvelles études jettent un nouvel éclairage sur le processus, en fixant même une date.

Depuis plus de 30 ans, le point de vue dominant sur la formation de notre lune a été "l'hypothèse de l'impact géant". Les précurseurs des quatre planètes rocheuses actuelles – Mercure, Vénus, La Terre et Mars – semblent avoir été des dizaines de corps plus petits connus sous le nom d'« embryons planétaires ». Selon l'hypothèse de l'impact géant, notre lune s'est formée à la suite de la dernière d'une série de fusions "à impact géant" entre des embryons planétaires qui ont finalement formé la Terre. Dans cette dernière collision, un embryon était presque de la taille de la Terre et l'autre approximativement de la taille de Mars. Le corps fusionné résultant de cela est devenu la Terre. Des débris se sont échappés de l'impact, dont la plupart provenaient de la partie rocheuse du plus petit corps, rassemblés en orbite pour devenir la lune.

Mais à quelle vitesse tout cela est-il arrivé? Heureusement, l'explosion de la supernova qui aurait donné l'impulsion à notre nuage local de gaz et de poussière pour se contracter – et ainsi former le soleil et ses planètes – a ensemencé le nuage avec des isotopes nouvellement formés d'éléments radioactifs. Comme chacun se désintègre en un isotope stable à un rythme différent, ceux-ci fournissent une excellente série d'horloges pour chronométrer les divers événements.

Sur cette base, il est généralement admis que la naissance du système solaire s'est produite il y a près de 4,57 milliards d'années. Les scientifiques ont longtemps débattu du temps écoulé depuis que l'impact de la formation de la lune sur Terre s'est produit. La "fin de l'école" favorisée 150-200m ans après, alors que la "première école" privilégiait une date inférieure à environ 100 millions d'années après l'origine.

Maintenant, une nouvelle étude suggère que c'était une date très précoce en effet, pas plus de 60 millions d'années après la naissance du système solaire. L'équipe derrière, dirigé par Melanie Barboni de l'Université de Californie, Los Angeles, ont analysé des cristaux de zircon provenant d'échantillons d'ancienne croûte lunaire collectés par Apollo 14. Ils soutiennent que le rapport entre deux isotopes du rare, l'élément de type zirconium hafnium (Hf-176 et Hf-177 - ce dernier a un neutron de plus dans le noyau que le premier) ne peut s'expliquer que si l'océan de magma qui recouvrait la lune nouvellement formée s'était déjà solidifié il y a 4,51 milliards d'années .

Cela laisse, au plus, seulement 60 millions d'années entre l'origine du système solaire et la solidification de la première croûte lunaire – dont on peut lire la trace dans ces cristaux de zircon.

Par rapport à l'âge total du système solaire, 60 millions d'années pour passer d'un nuage de gaz et de poussière autour du soleil infantile à une Terre entièrement formée avec sa propre grande lune peut sembler irréalisable. Cependant, c'est assez long - il y a 60 millions d'années, La Grande-Bretagne et le Groenland étaient toujours réunis, sans océan Atlantique intermédiaire (et l'Islande n'existait pas du tout). Et les corps dans l'espace se déplacent beaucoup plus vite que les continents lentement rampants de la Terre.

Une série d'impacts à la place ?

Pendant ce temps, une étude sans rapport dans Géosciences de la nature , vient également de paraître, prétend que l'hypothèse de l'impact géant est erronée. Une équipe israélienne a utilisé une modélisation informatique sophistiquée, appelée « hydrodynamique des particules lissées », et a conclu qu'il serait presque impossible pour un tel événement de produire un disque de débris autour de la Terre avec la quantité nécessaire de moment angulaire (énergie de rotation bloquée dans le mouvement orbital et la rotation) pour finalement former une lune stable.

Au lieu, ils ont découvert qu'un moyen plus réalisable de former la lune est le résultat final d'une série d'environ 20 collisions d'embryons planétaires de la taille de Mars à la lune sur le corps qui est devenu plus tard la Terre. Chaque collision produisait un anneau de débris qui allait bientôt se fondre en une petite lune. Mais les marées feraient migrer chaque lune successive vers l'extérieur afin qu'elles entrent en collision et fusionnent les unes avec les autres dans la plus grande lune que nous connaissons aujourd'hui.

Les deux études sont-elles contradictoires ? Je ne pense pas. Si le modèle à impacts multiples est correct, alors la limite de 60m ans à la formation de la lune après la naissance du système solaire pourrait encore dater la fin, ou presque la fin, de la séquence des fusions lunaires.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.