Comment la Lune s’est-elle formée ?

*La Lune serait née d’un immense cataclysme : la collision entre notre planète et une autre, aujourd’hui disparue, appelée Théia. *

La Lune est là, au-dessus de nous, toujours changeante, parfois absente et pourtant toujours présente. Saviez-vous qu’elle n’a pas toujours été là ? En effet, la Terre, à sa naissance, n’était pas accompagnée de son satellite. Comment s’est-elle formée ? Qui donc, en la regardant, pourrait imaginer le cataclysme qui est à son origine ?

Pour répondre à cela, il nous faut remonter loin, très loin dans le temps, peu de temps après la formation du système solaire, qui débuta voilà environ 4,567 milliards d’années. Des poussières, des gaz et des débris de glace tournent autour du Soleil, s’accrètent, s’agglutinent, commencent à former des petits corps qui grossissent peu à peu. Entre ces planétésimaux et autres embryons planétaires, c’est la guerre. Ils tournent autour du Soleil avec des trajectoires qui peuvent se croiser les unes les autres. Ils entrent en collision, explosent, fondent sous le choc, se reforment.

C’est dans ce contexte un peu chaotique que se stabilisent les futures Vénus, Mercure, Mars… proches du Soleil. Et, bien sûr, la future Terre, que les scientifiques imaginent dépourvue de Lune à sa naissance. Peu à peu, la Terre s’approche de sa taille actuelle.

Environ 60 millions d’années après la formation du système solaire, une autre planète, probablement de la taille de Mars, croise le chemin de la Terre et la percute brutalement. Ce corps céleste a été baptisé Théia, du nom du Titan mère de Séléné, déesse de la Lune dans la mythologie grecque. Sous le choc ce cet impact géant, Théia est pulvérisée, une partie de la Terre aussi.

Instantanément, la surface de la Terre fond, probablement sur des centaines de kilomètres de profondeur, générant ainsi un nouvel océan de magma dont le refroidissement et la réorganisation chimique auraient peu à peu donné naissance au manteau terrestre, ainsi qu’aux océans et à l’atmosphère. Suite à ce cataclysme, les débris de Théia et des morceaux de la Terre auraient refroidi en se mettant en rotation autour de la Terre. Peu à peu, une partie d’entre eux se serait accrétée pour donner naissance à la Lune.

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Bien sûr, on ne peut pas être sûr, et il existe différentes théories. Des scientifiques ont suggéré que la Lune aurait pu se former indépendamment avant d’être « capturée » dans l’orbite de la Terre, ou bien s’accréter en même temps que la Terre. D’autres ont proposé que la Lune se serait « arrachée » d’une jeune Terre qui tournait trop vite sur elle-même. Mais ces deux hypothèses n’arrivent pas à expliquer un certain nombre d’aspects que nous connaissons des compositions de la Terre et de la Lune, comme le fait que cette dernière est plus pauvre en fer, ou encore l’orbite et les paramètres de rotation de la Terre et son satellite. À l’inverse, la théorie de l’impact géant permet d’expliquer la pauvreté en eau de la Lune par rapport à la Terre, même si elle est sans doute moins sèche que ce que les scientifiques ont longtemps pensé. Enfin, cette théorie permet aussi d’expliquer pourquoi la Lune s’éloigne peu à peu de la Terre de 3,8 centimètres par an.

Ainsi, initialement proposée en 1946, la théorie s’est imposée dans les années 1970, notamment suite au retour d’échantillons lunaires de la mission Apollo 11. Depuis, l’hypothèse de l’impact géant est celle qui fait le plus consensus, même si certaines observations résistent encore à cette théorie. Quel sera le mot de la fin ? Pour le moment, Lune ne le sait !

Guillaume Paris a reçu des financements de CNRS Terre et Univers et de l'ANR.