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Comment la lune a été faite

Il est difficile de regarder une pleine lune, si différente de tout autre objet dans le ciel nocturne, sans se demander comment elle s'est formée. Les scientifiques ont proposé plusieurs mécanismes différents pour expliquer la formation de la lune: celle-ci provenait de matériaux projetés de la Terre à cause de la force centrifuge, elle était déjà formée lorsqu'elle a été capturée par la gravité terrestre et la Terre et la Lune se sont formées ensemble pendant la naissance du système solaire.

Cependant, à partir des années 1970, les experts ont commencé à soupçonner une histoire de création un peu plus dramatique: la lune s'est formée à la suite d'une collision massive entre une protoplanète de la taille de Mars et une jeune Terre, il y a quelque 4, 5 milliards d'années. Selon cette théorie, environ 30 millions d’années après le début de la formation du système solaire, la protoplanète plus petite (souvent appelée Theia) aurait percuté la Terre à une vitesse de presque 10 000 km / heure, provoquant une énorme explosion. Une grande partie des éléments les plus denses de Theia, tels que son fer, se seraient enfoncés dans le noyau de la Terre, tandis que des matériaux de manteau plus légers provenant de la Terre et de Theia auraient été vaporisés et éjectés en orbite, pour ensuite fusionner dans ce que nous appelons maintenant la lune, maintenue en place par la gravité de la Terre.

Nous avons déjà trouvé plusieurs preuves indirectes de cette idée: les roches lunaires collectées par Apollo montrent des rapports isotopes de l'oxygène similaires à ceux de la Terre, et le mouvement et la rotation de la lune indiquent qu'elle possède un noyau de fer inhabituellement petit par rapport à d'autres objets. dans le système solaire. Nous avons même observé des bandes de poussière et de gaz autour d'étoiles éloignées susceptibles de se former lors de collisions similaires entre des corps rocheux.

Des scientifiques de l’Université de Washington à Saint-Louis et ailleurs, faisant actuellement rapport dans Nature, ont découvert un type de preuve entièrement nouveau pour cette théorie de la formation de la lune. Les chercheurs ont examiné de près 20 échantillons de roches lunaires différents prélevés à des endroits lointains de la Lune lors des missions Apollo et ont découvert la première preuve physique directe du type d'événement de vaporisation massive qui aurait accompagné l'impact supposé.

Une image en lumière transmise polarisée de manière croisée Image en lumière transmise polarisée croisée d'une roche lunaire, dans laquelle les scientifiques ont découvert un excès d'isotopes de zinc plus lourds. (Image de J. Day)

En examinant les roches lunaires, les géochimistes ont trouvé une signature moléculaire de vaporisation dans le type d’isotopes de zinc incorporés dans les échantillons. Plus précisément, ils ont détecté une légère irrégularité dans la quantité d’isotopes de zinc plus lourds, par rapport aux plus légers.

La seule explication réaliste de ce type de distribution, disent-ils, est un événement de vaporisation. Si Theia était entré en collision avec la Terre il y a des milliards d'années, les isotopes de zinc contenus dans le nuage de vaporisation résultant se seraient condensés de manière très particulière dans la lune en formation rapide.

"Quand une roche est fondue puis évaporée, les isotopes légers entrent en phase vapeur plus rapidement que les isotopes lourds", explique le géochimiste de l'Université de Washington, Frédéric Moynier, auteur principal de l'article. «Vous vous retrouvez avec une vapeur enrichie en isotopes légers et un résidu solide enrichi en isotopes plus lourds. Si vous perdez la vapeur, le résidu sera enrichi en isotopes lourds par rapport au produit de départ. ”

En d’autres termes, la vapeur qui se serait échappée dans l’espace serait riche de manière disproportionnée en isotopes de zinc légers et la roche laissée aurait un excès d’isotopes lourds. C'est exactement ce que l'équipe a trouvé dans les roches lunaires examinées. Pour renforcer l'étude, ils ont également examiné les roches de Mars et de la Terre en comparant la distribution des isotopes dans chaque échantillon. L'excès d'isotopes lourds dans les roches lunaires était dix fois supérieur à celui des autres.

Bien entendu, l’étude n’est pas la preuve définitive que la lune se soit formée à partir d’une collision, mais contrairement aux preuves circonstancielles précédentes, il est difficile de proposer une autre théorie qui expliquerait la signature trouvée dans les roches. Nous ne pouvons certes pas remonter à 4, 5 milliards d'années en arrière, mais nous sommes plus près que jamais de savoir comment notre planète s'est retrouvée avec sa lune.

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