Notre lune, ou la Luna, inspire l’humanité depuis des millénaires.
Il est largement admis que la Lune a été créée il y a environ 4,5 milliards d’années lorsqu’une protoplanète est entrée en collision avec la Terre en fusion, brisant un morceau suffisamment gros pour former la Lune.
Cette protoplanète de la taille de Mars est souvent appelée Theia.
La collision unique avec Theia a déclenché un effet papillon, impactant presque toutes les facettes de l’histoire de la Terre et de la vie moderne.
Sans la lune, nous n’aurions pas de marées, et il est possible que nos ancêtres aquatiques n’auraient jamais atteint la terre ferme.
Notre lune solide et rocheuse est rare.
Parmi les trois planètes les plus proches du soleil, nous sommes la seule à posséder une lune.
Il est également massif, avec un diamètre d'environ un quart de celui de la Terre, une autre rareté dans notre système solaire.
La plupart des lunes commencent par des disques, comme les anneaux de Saturne. Ceux-ci fusionnent progressivement en boules de plus en plus grandes, pour finalement former un seul gros orbe. Soit cela, soit les lunes commencent comme des astéroïdes et sont capturées par la gravité lors de leur zoom.
Ils ont fait le calcul
Autrefois considérée comme controversée, la modélisation mathématique soutient la théorie de l’impact géant.
Le Dr Jacob Kegerreis est astrophysicien à l'Imperial College de Londres. Il utilise des simulations sur superordinateur pour étudier les impacts géants.
Ces simulations modélisent le premier système solaire. Par la répétition et les essais et erreurs, ils explorent ce qui aurait pu se produire il y a des lustres.
Jacob décrit notre ancien système solaire comme un « énorme nuage de gaz, de glace et de poussière » autour du soleil qui s’effondrait lentement et s’agglutinait sous sa propre gravité.
Au début, des planètes comme Jupiter sont devenues géantes et la gravité accrue a attiré la matière autour d'elles.
Les planètes terrestres comme la Terre et Vénus se sont formées différemment.
« Celles-ci sont constituées de dizaines de protoplanètes plus petites », explique Jacob. « De petits corps rocheux qui se sont formés puis sont entrés en collision. »
De petites choses naissent de grandes choses
Auparavant, il avait été suggéré que la Lune était un astéroïde capturé par l'orbite terrestre ou une partie de la Terre qui s'était séparée en raison de la force de notre rotation.
Jacob dit que ces théories sont peu probables.
« Il est très difficile de trouver un bon moyen de mettre en orbite autant de masse, autant de matériaux, autant d'énergie et de moment cinétique pour créer quelque chose comme la Lune sans impact géant », explique Jacob.
« Le fait que la Terre et la Lune soient si semblables rend attrayant l'idée que c'est parce qu'elles proviennent de la même matière.
« Le fait qu'ils soient si similaires constitue également un véritable défi… car avec de nombreuses simulations d'impacts géants que nous effectuons, vous n'obtenez pas un mélange égal de l'impacteur et de la proto-Terre qui entrent en collision.
« Nous n'avons pas encore d'explication complète sur la raison pour laquelle les signatures sont si identiques maintenant. »
Longueurs lunaires
La Lune s’éloigne un peu plus de la Terre chaque année. Cela peut soutenir l’hypothèse d’un impact géant, car les chercheurs peuvent tracer la trajectoire historique de la Lune et la comparer avec les données de modélisation.
« La façon dont l'orbite de la Lune a évolué et le temps qu'il aurait fallu à la Lune pour s'éloigner de la Terre contribuent à limiter la vitesse à laquelle la Terre aurait tourné après l'impact », explique Jacob.
« L'une des raisons pour lesquelles les scientifiques peuvent apprendre tant de choses en étudiant la Lune est à quel point la Lune est relativement vierge en tant que corps céleste formé au début du système solaire. »
Contrairement à la Terre, qui est une masse constamment agitée de conditions météorologiques et de plaques tectoniques.
Un énorme casse-tête
Les simulations de Jacob utilisent une technique appelée hydrodynamique des particules lisses.
« Tout ce que vous faites, c'est décrire le système et le modéliser avec des millions, voire des milliards de particules qui représentent ce matériau », explique Jacob.
Seconde par seconde, l'ordinateur calcule comment chaque petite particule se déplace et interagit avec la gravité et la pression.
« Nous concevons des codes pour utiliser ces impressionnantes machines de calcul intensif afin d'essayer de le faire aussi efficacement et rapidement que possible », explique Jacob.
« Il s'agit de résoudre ces équations assez standards que nous pouvons tester individuellement pour ensuite prédire ce qui se passe dans un système entier extrêmement compliqué. »
Sans machine à voyager dans le temps, il est extrêmement difficile de déterminer précisément ce qui s'est passé il y a 3,5 milliards d'années.
Cela dit, des échantillons datés de roches lunaires collectés lors des missions Apollo soutiennent également la théorie selon laquelle la Terre et la Lune ne faisaient autrefois qu’une.
Confirmer l’impact géant de Theia est une entreprise colossale. Jacob pense que cela nécessite l’amélioration continue de la technologie de modélisation tout en apprenant autant que possible sur le système Terre-Lune.
« C'est un immense puzzle composé de nombreuses pièces différentes », dit-il.
« Il s'agit de répondre à de nombreuses autres questions interconnectées ainsi qu'à l'origine spécifique de la Lune. »
