Une étude menée par des chercheurs de l'Université du Colorado à Boulder fournit un nouvel aperçu du renflement équatorial excessif de la Lune, une caractéristique qui s'est solidifiée en place il y a plus de quatre milliards d'années lorsque la Lune s'est progressivement éloignée de la Terre.

La recherche définit des paramètres sur la rapidité avec laquelle la Lune aurait pu s'éloigner de la Terre et suggère que l'hydrosphère de la planète naissante était soit inexistante soit encore gelée à l'époque, soutenant indirectement la théorie d'un plus faible, Soleil plus faible qui à l'époque rayonnait environ 30 % d'énergie en moins qu'aujourd'hui.

"Le renflement fossile de la Lune peut contenir des secrets de l'évolution précoce de la Terre qui n'ont été enregistrés nulle part ailleurs, " a déclaré Shijie Zhong, professeur au département de physique de CU Boulder et co-auteur principal de la nouvelle recherche. "Notre modèle capture deux processus dépendant du temps et c'est la première fois que quelqu'un est capable d'imposer des contraintes d'échelle de temps au début de la récession lunaire."

La Lune s'éloigne actuellement de la Terre à un rythme d'environ 4 centimètres par an selon les observations de télémétrie laser lunaire des missions Apollo. On pense que la récession résulte d'une interaction gravitationnelle ou de marée entre la Terre et la Lune. Le même processus provoque également un ralentissement de la rotation de la Terre et une augmentation de la durée du jour.

Les scientifiques ont émis l'hypothèse que les forces de marée et de rotation ont façonné la Lune après sa séparation de la Terre, refroidi et déplacé plus loin de la planète. Les effets de ces forces ont légèrement aplati la Lune à ses pôles et solidifié un renflement permanent dans la croûte lunaire, créant la caractéristique connue sous le nom de renflement fossile. Il y a environ 200 ans, Le mathématicien et physicien français Pierre-Simon Laplace a déterminé que le renflement équatorial de la Lune était 20 fois trop grand pour son taux de rotation d'une révolution par mois.

Le moment et les conditions nécessaires de cette formation de renflement fossile sont restés largement inconnus étant donné qu'aucun modèle physique n'a jamais été formulé pour ce processus. En utilisant un modèle dynamique unique en son genre, Zhong et ses collègues ont déterminé que le processus n'était pas soudain mais plutôt lent, durant plusieurs centaines de millions d'années lorsque la Lune s'est éloignée de la Terre pendant l'ère Hadéenne, ou il y a environ 4 milliards d'années.

Mais pour que cela ait été le cas, La dissipation d'énergie de la Terre en réponse aux forces de marée - qui est en grande partie contrôlée par les océans pour la Terre d'aujourd'hui - aurait dû être considérablement réduite à l'époque.

" L'hydrosphère de la Terre, s'il existait même à l'époque Hadéenne, peut avoir été gelé jusqu'en bas, qui aurait pratiquement éliminé la dissipation ou la friction des marées, " Zhong dit, ajoutant qu'un plus faible, un jeune soleil plus faible aurait pu rendre de telles conditions possibles en théorie.

L'hypothèse de la « terre boule de neige » a été suggérée précédemment pour l'ère néoprotérozoïque il y a environ 600 millions d'années sur la base des archives géologiques. Des idées similaires ont également abordé la possibilité d'un jeune Soleil plus faible, mais les preuves d'observation directes dans les archives géologiques font actuellement défaut, ce qui en fait l'objet de débats parmi les scientifiques.

Les chercheurs prévoient de continuer à optimiser leur modèle et tenteront de combler d'autres lacunes dans les connaissances sur la Lune et les premiers jours de la Terre il y a entre 3,8 et 4,5 milliards d'années.

L'étude a récemment été publiée en ligne dans Lettres de recherche géophysique , un journal de l'American Geophysical Union.