Depuis des décennies, les scientifiques ont réfléchi à la façon dont la Terre a acquis son seul satellite, la lune. Alors que certains ont soutenu qu'il s'est formé à partir de matériaux perdus par la Terre en raison de la force centrifuge, ou a été capturé par la gravité terrestre, la théorie la plus largement acceptée est que la lune s'est formée il y a environ 4,5 milliards d'années lorsqu'un objet de la taille de Mars (nommé Theia) est entré en collision avec une proto-Terre (alias l'hypothèse d'impact géant).

Cependant, puisque la proto-Terre a subi de nombreux impacts géants, on s'attend à ce que plusieurs lunes se soient formées en orbite autour d'elle au fil du temps. La question se pose alors, qu'est-il arrivé à ces lunes ? En soulevant cette même question, une équipe une équipe internationale de scientifiques a mené une étude dans laquelle ils suggèrent que ces « moonlets » pourraient avoir fini par s'écraser sur Terre, ne laissant que celui que nous voyons aujourd'hui.

L'étude, intitulé « Moonfalls:Collisions between the Earth and its past lunes », récemment paru en ligne et est actuellement examiné pour publication par le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society . L'étude a été dirigée par Uri Malamud, un boursier postdoctoral de l'Institut israélien de technologie Technion, et comprenait des membres de l'Université de Tübingen, Allemagne, et l'Université de Vienne.

Pour le plaisir de leur étude, Le Dr Malamud et ses collègues ont réfléchi à ce qui se passerait si la Terre, sous sa forme la plus ancienne, avait subi de multiples impacts géants avant la collision avec Theia. Chacun de ces impacts aurait eu le potentiel de former une masse sous-lunaire « moonlet » qui aurait interagi gravitationnellement avec la proto-Terre, ainsi que toute lune possible précédemment formée.

Finalement, cela aurait abouti à des fusions moonlet-moonlet, les lunes étant éjectées de l'orbite terrestre, ou les lunes tombant sur Terre. À la fin, Le Dr Malamud et ses collègues ont choisi d'étudier cette dernière possibilité, car il n'a pas été exploré auparavant par les scientifiques. Quoi de plus, cette possibilité pourrait avoir un impact drastique sur l'histoire géologique et l'évolution de la Terre. Comme Malamud l'a indiqué à Universe Today par e-mail :

"Dans la compréhension actuelle de la formation des planètes, les derniers stades de la croissance des planètes terrestres se sont produits par de nombreuses collisions géantes entre les embryons planétaires. De telles collisions forment d'importants disques de débris, qui à leur tour peuvent devenir des lunes. Comme nous l'avons suggéré et souligné dans cet article et dans nos articles précédents, étant donné les taux de telles collisions et l'évolution des lunes, l'existence de plusieurs lunes et leurs interactions mutuelles conduiront à des chutes de lune. C'est inhérent, partie incontournable de la théorie actuelle de la formation des planètes."

Cependant, parce que la Terre est une planète géologiquement active, et parce que son atmosphère épaisse conduit à l'altération naturelle et à l'érosion, la surface change radicalement avec le temps. En tant que tel, il est toujours difficile de déterminer les effets des événements qui se sont produits pendant les premières périodes de la Terre - c'est-à-dire l'Eon Hadéen, qui a commencé il y a 4,6 milliards d'années avec la formation de la Terre et s'est terminée il y a 4 milliards d'années.

Pour tester si oui ou non plusieurs impacts ont pu avoir lieu au cours de cet Eon, résultant en des lunes qui sont finalement tombées sur Terre, l'équipe a mené une série de simulations hydrodynamiques à particules lisses (SPH). Ils ont également considéré une gamme de masses lunaires, les angles d'impact de collision et les taux de rotation initiaux de la proto-Terre. Essentiellement, si des lunes tombaient sur Terre dans le passé, cela aurait modifié le taux de rotation de la proto-Terre, résultant en sa période de rotation sidérale actuelle de 23 heures, 56 min, et 4,1 secondes.

À la fin, ils ont trouvé des preuves que même si les impacts directs d'objets de grande taille n'étaient pas probables, un certain nombre de collisions de marées de pâturage auraient pu avoir lieu. Ceux-ci auraient provoqué la projection de matériaux et de débris dans l'atmosphère qui auraient formé de petites lunes qui auraient ensuite interagi les unes avec les autres. Comme Malamud l'a expliqué :

"Nos résultats montrent cependant qu'en cas de chute de lune, la distribution du matériel de la chute de la lune n'est même pas sur la Terre, et donc de telles collisions peuvent donner lieu à des asymétries et à des inhomogénéités de composition. Comme nous le discutons dans le document, il existe en fait des preuves possibles pour ce dernier - les chutes de lune peuvent potentiellement expliquer les hétérogénéités isotopiques des éléments hautement sidérophiles dans les roches terrestres. En principe, les collisions d'une lune peuvent également produire une structure à grande échelle sur la Terre, et nous avons supposé qu'un tel effet aurait pu contribuer à la formation du premier super-continent de la Terre. Cet aspect, cependant, est plus spéculatif, et il est difficile de confirmer directement, étant donné l'évolution géologique de la Terre depuis ces temps anciens."

Cette étude étend efficacement l'hypothèse d'impact géant actuelle et très populaire. Conformément à cette théorie, la lune s'est formée au cours des 10 à 100 premiers millions d'années du système solaire, quand les planètes telluriques étaient encore en formation. Au cours des dernières étapes de cette période, ces planètes (Mercure, Vénus, Terre et Mars) se seraient développées principalement à cause d'impacts avec de grands embryons planétaires.

Depuis cette époque, on pense que la lune a évolué en raison des marées mutuelles de la Terre et de la lune, migrer vers son emplacement actuel, où il est depuis. Cependant, ce paradigme ne tient pas compte des impacts qui ont eu lieu avant l'arrivée de Theia et la formation du seul satellite de la Terre. Par conséquent, Le Dr Malamud et ses collègues affirment qu'il est déconnecté de l'image plus large de la formation des planètes terrestres.

En tenant compte des collisions potentielles antérieures à la formation de la Lune, ils prétendent, le scientifique pourrait avoir une image plus complète de l'évolution de la Terre et de la Lune au fil du temps. Ces découvertes pourraient également avoir des implications pour l'étude d'autres planètes et lunes solaires. Comme l'a indiqué le Dr Malamud, il existe déjà des preuves convaincantes que les collisions à grande échelle ont affecté l'évolution des planètes et des lunes.

"Sur d'autres planètes, nous voyons des preuves d'impacts très importants qui ont produit des caractéristiques topographiques à l'échelle de la planète, comme la dichotomie dite de Mars et peut-être la dichotomie de la surface de Charon, ", a-t-il déclaré. "Ceux-ci devaient résulter d'impacts à grande échelle, mais assez petit pour faire des caractéristiques de planètes sous-globales. Les chutes de lune sont les progéniteurs naturels de tels impacts, mais on ne peut pas exclure d'autres impacts importants d'astéroïdes qui pourraient produire des effets similaires."

Il est également possible que de telles collisions se produisent dans un avenir lointain. Selon les estimations actuelles de sa migration, La lune de Mars, Phobos, finira par s'écraser sur la surface de la planète. Bien que faible par rapport aux impacts qui auraient créé des lunes et la lune autour de la Terre, cette éventuelle collision est la preuve directe que des chutes de lune ont eu lieu dans le passé et se reproduiront à l'avenir.

En bref, l'histoire du système solaire primitif a été violente et cataclysmique, avec beaucoup de création résultant de collisions puissantes. En ayant une image plus complète de la façon dont ces événements d'impact ont affecté l'évolution des planètes terrestres, nous pourrons peut-être mieux comprendre comment les planètes porteuses de vie se sont formées. Cette, à son tour, pourrait nous aider à traquer ces planètes dans les systèmes extra-solaires.