LES 4 VÉRITÉS DE BRANE

Nouveau rebondissement dans la saga de la cosmogonie des planètes du Système solaire concernant, et ce n'est pas la première fois, la formation de la Lune. La nouvelle théorie est proposée par deux chercheurs israéliens de l'institut Weizmann, Raluca Rufu et Oded Aharonson, dans un article publié dans Nature Geoscience. Si elle se révèle exacte, elle montrera une fois de plus qu'en science, de petites différences entre les prédictions d'une théorie bien assise et les données issues des observations peuvent conduire à la modifier profondément, voire à la réfuter.

La théorie de l'impact géant entre la jeune Terre et une petite planète de la taille de Mars, baptisée Théia, environ cent millions d'années après la naissance de la Terre, s'est imposée à partir du début des années 2000. Elle est basée sur des simulations numériques et les étranges similitudes de la composition chimique moyenne de la Lune et du manteau de la Terre déduites de l'étude des roches lunaires rapportées par les astronautes du programme Apollo.

Théia, qui devait contenir un noyau de fer et de nickel comme la Terre, aurait été détruite par sa collision avec la Terre. Son noyau aurait été avalé par notre planète tandis qu'une partie de la matière de son manteau ainsi qu'une partie de celui de la Terre, arrachées par l'impact, se seraient retrouvées sur orbite en formant un anneau. Ces matériaux se seraient finalement accrétés en donnant notre Lune. Voilà qui expliquerait pourquoi elle est beaucoup moins riche en fer qu'attendu pour une petite planète formée comme la Terre et que celle-ci aurait capturée, et également pourquoi sa composition chimique ressemble tant à celle du manteau de notre planète bleue.

Toutefois, cette composition est trop proche de celle de la Terre selon les cosmochimistes. En effet, même si le disque protoplanétaire à l'origine de toutes les planètes devait être particulièrement bien brassé par la turbulence de son gaz, il a dû tout de même apparaître des différences dans la formation des petits corps célestes, notamment à cause du gradient de température entre ses bords interne et externe. Les migrations planétaires chaotiques et les collisions ont certainement aussi contribué à mélanger les matériaux de base contenus dans les planètes mais pas au point de produire des compositions homogènes indépendantes des lieux de naissance des planètes.

Les roches lunaires devraient donc avoir conservé la trace des différences de composition chimique entre Théia et la jeune Terre, en particulier au niveau des abondances de certains isotopes. Mais comme tout dépend en fait de la portion du manteau de la Terre qui a été incorporée dans le matériau lunaire et que cette portion dépend elle-même de l'angle et de la vitesse de Théia au moment de l'impact, ce problème pouvait être résolu avec un bon choix des paramètres initiaux.

Néanmoins, ces choix de paramètres initiaux imposent de faire certains postulats qui peuvent paraître assez improbables et c'est pourquoi plusieurs chercheurs avaient des doutes quant au scénario standard. Or, il se trouve que Rufu et Aharonson explorent depuis quelque temps une variante du scénario de l'impact, comme ils l'ont déjà expliqué lors de la Lunar and Planetary Science Conference de 2015.

L'idée est simple, il n'y aurait pas eu un impact géant mais plusieurs, avec des corps célestes de tailles respectables mais plus petits que la planète Mars. Cela n'aurait rien de bien surprenant car à l'aube de la formation du Système solaire, de telles collisions devaient être fréquentes. Les deux astrophysiciens ont exploré ce modèle à l'aide de plusieurs centaines de simulations numériques sur ordinateur et avec des objets dont les masses étaient comprises entre un centième et un dixième de celle de la Terre. Il apparaît que les contraintes sur les vitesses, les angles de collisions et la composition chimique des impacteurs sont nettement plus faibles pour obtenir des matériaux en orbite autour de la Terre largement issus de son manteau et dont l'accrétion donnerait notre Lune. Il se serait même former plusieurs petites lunes qui, en entrant ensuite en collision, auraient formé notre satellite en environ cent millions d'années.

Il ne s'agit encore que de travaux préliminaires car si le modèle donne la bonne quantité de matériaux du manteau terrestres en orbite, reste à prouver que les petites lunes obtenues vont effectivement entrer en collision pour créer la Lune. Si cette dernière étape apparaissait finalement improbable, nous serions probablement ramenés à la case départ. On ne peut pas non plus écarter l'hypothèse que la très grande similitude observée entre la composition chimique de la Lune et du manteau de la Terre soit remise en question quand de plus grandes quantités de roches lunaires seront disponibles.