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L'origine de la Lune
Sommaire :
Hypothèse de la capture gravitationnelle
Hypothèse de la planète double
Introduction :
Les hypothèses sur l'origine de la Lune ne sont pas anciennes. Les missions lunaires (Apollo notamment) ont permis l'analyse de 382 Kg de roches, l'étude sismologique de la Lune et son observation en orbite basse. Ces données ont permis de déterminer la composition chimique globale de la Lune. Ainsi, suite à ces études, certaines hypothèses concernant l'origine de la Lune ont du être écartées alors qu'une autre semble au contraire rallier beaucoup de suffrages.
Retour sommaireHypothèse de la capture gravitationnelle :
La Lune se serait formée ailleurs dans le système solaire et elle aurait été capturée par l'attraction de la Terre.
Capture gravitationnelle
Éléments qui contredisent l'hypothèse :
- La trajectoire de la Lune aurait du être très particulière pour qu'elle ne rentre pas en collision ou ne soit pas éjectée par effet de fronde.
- La composition isotopique en oxygène sur la Lune et sur la Terre est identique (isotopes : atomes dont les noyaux ont le même nombre de protons mais pas le même nombre de neutrons). Si les deux astres ne contiennent pas ces isotopes dans les mêmes proportions, cela veut dire que ces éléments ont été formés dans les environnements différents. Ici, une même proportion indique un lien de parenté entre la Terre et la Lune.
Hypothèse de la fission :
Cette hypothèse date du XIX ième siècle et a été émise par George DARWIN (fils du célèbre Charles DARWIN). A l'origine, la Terre et la Lune ne formaient qu'un seul corps (chaud et relativement fluide). La rotation très rapide créa un renflement à l'équateur et un fragment s'est détaché, sous l'effet de la vitesse de rotation, pour finalement former la Lune.
Fission
Éléments qui contredisent l'hypothèse :
- Pourquoi la Terre a obtenu une vitesse de rotation si rapide ? D'après les calculs, cette dernière devait atteindre la vitesse d'un tour en environ deux heures pour pouvoir éjecter de la matière de cette façon. Mais, à l'origine, les modèles de formation d'une planète (comme la Terre) par accrétion indiquent une rotation faible.
Explication : La Terre a été accélérée par des chocs de planétoïdes.
- En suivant cette hypothèse, l'énergie actuelle du système Terre - Lune est trop faible. Qu'est-ce qui a fait diminuer la vitesse de rotation de la Terre ?
Explication : Autres chocs de planétoïdes dans l'autre sens ???
- Des doutes existent sur la fluidité de la Terre. Elle ne l'aurait pas été autant que nécessaire à la réalisation de cette hypothèse.
- Cette thèse va être définitivement écartée par l'analyse des roches lunaires. Si la Lune s'est formée de cette façon, sa composition chimique devrait être celle de l'écorce terrestre, or des différences apparaissent.
- La Lune est pauvre en éléments volatils : cinq fois mois d'oxyde de potassium et d'oxyde de sodium que sur la Terre, absence (ou presque) de bismuth, de thallium.
- La Lune manque totalement d'oxyde d'hydrogène (appelé "eau").
- Par contre, la Lune possède beaucoup plus d'éléments réfractaires qui ne s'évaporent qu'à hautes températures (dix fois plus de titane, zirconium, aluminium, calcium, thorium).
- Le rapport en quantité d'oxyde de fer et d'oxyde de magnésium est dix fois supérieur à celui de la croûte terrestre et du manteau.
Hypothèse de la planète double :
Hypothèse émise par E. RUSKOL dans les années 60. La Terre et la Lune se sont formées simultanément (accrétion binaire). Dans ce modèle, la Lune serait née d'un essaim résultant des chocs originels de planétoïdes et finissant par former un anneau autour de la Terre.
Planète double
Éléments qui contredisent l'hypothèse :
- Pourquoi la Lune ne possède pas un noyau de fer aux proportions analogues si la formation résulte d'un même processus ?
Explication : l'essaim aurait joué un rôle de filtre. Les silicates (moins denses) ont eu tendance à s'agglomérer dans l'anneau alors que les matériaux ferreux auraient traversé et seraient "tombés" sur la Terre.
- Ce modèle soulève le problème du moment cinétique du système qui prévoit la transformation de l'essaim en anneau seulement si celui-ci est élevé. Ceci ne correspond pas à l'observation actuelle du couple Terre - Lune (sauf si l'on accepte une diminution arbitraire à un moment donné).
Hypothèse de la collision :
Cette hypothèse est très récente. Elle fut proposée en 1975 par les Américains A. CAMERON, W. WARD, D. DAVIS et W. HARTMANN. Une collision gigantesque entre la Terre et un corps de la taille de Mars à eu lieu il y a 4,5 milliards d'années. La vitesse de percussion était d'environ 10 km/s et les débris résultants du choc ont été projetés en orbite formant un anneau. La Lune s'est formée ensuite par accrétion. Entre le moment du premier choc et la satellisation des débris, il ne s'est écoulé que 24 heures.
Collision
Ce modèle est l'un de ceux qui permet le mieux d'expliquer les différents problèmes évoqués précédemment.
- La différence entre le noyau de la Lune (petit) et la Terre s'explique par le choc de la collision qui a en quelque sorte "dénoyauté" ce corps celeste. La plus grande partie de ce noyau s'est incorporée dans celui de la Terre. La Lune s'est formée à partir des roches externes riches en silicates.
- Le rapport de la quantité d'oxyde de fer et d'oxyde de magnésium est différent sur la Terre et sur la Lune car cette dernière s'est formée essentiellement de la matière du projectile (celui-ci devait contenir moins d'oxyde de fer que la Terre).
- L'"eau" et les composés volatils sont moins présents sur la Lune car ils se sont évaporés lors du choc.
- La quantité d'éléments réfractaires est plus importante sur la Lune car ils se sont rapidement condensés après l'échauffement et ont été incorporés.
- La composition isotopique en oxygène est identique car les deux corps proviennent d'une même région du système solaire.
- La collision explique le moment cinétique du système Terre - Lune car c'est le choc qui a communiqué la vitesse de rotation actuelle.
Conclusion :
Cette dernière hypothèse semble intéressante car elle confirme que les collisions étaient un phénomène courant. Cette idée est récente dans la planétologie. Ce genre de catastrophe pourrait être à l'origine de la composition particulière de Mercure et de la forte inclinaison de l'axe de rotation d'Uranus.
A l'échelle du temps, cette collision représente une très petite période mais c'est pour la Terre certainement l'un des événements majeurs de son existence. En effet, la présence de la Lune a permis une stabilisation de l'axe de rotation de la Terre et a offert rapidement une climatologie favorable à l'émergence de la vie.
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