La théorie la plus complète et la plus répandue de la formation de la Lune est appelée «hypothèse de l'impact géant». Cette hypothèse montre qu'environ 150 millions d'années après la formation du système solaire, une planète à peu près de la taille de Mars nommée Theia est entrée en collision avec la Terre. Bien que la chronologie soit chaudement débattue dans la communauté scientifique, nous savons que cette collision a fait fondre Théia et une partie de la Terre, et que la roche en fusion a orbité autour de la Terre jusqu'à ce qu'elle fusionne avec la Lune.
Mais maintenant, une nouvelle étude, sans contredire l'hypothèse de l'impact géant, suggère une chronologie différente et une Lune plus ancienne.
De nouvelles recherches menées par des scientifiques de l’Institut de géologie et de minéralogie de l’Université de Cologne suggèrent que la Lune est plus ancienne que ne l’indique l’hypothèse de l’impact géant. Leurs recherches sont basées sur des analyses chimiques d'échantillons lunaires d'Apollo et montrent que la Lune s'est formée seulement 50 millions d'années après le système solaire, plutôt que 150 millions d'années. Cela fait vieillir la Lune de 100 millions d'années.
C'est un travail important parce que comprendre l'âge de la Lune nous aide à comprendre l'âge de la Terre. Et ce type d'étude ne peut être fait qu'avec des roches lunaires car elles sont en grande partie inchangées depuis l'époque de la formation. Les roches terrestres ont été soumises à des processus géologiques pendant des milliards d'années et ne fournissent pas le même type d'enregistrement de formation vierge que les roches lunaires.
"La Lune offre ainsi une occasion unique d'étudier l'évolution planétaire."
Dr Peter Sprung, co-auteur, Université de Cologne
L'étude s'intitule «Early Moon formation inferred from hafnium-tungsten systematics», et est publiée dans Nature Geoscience.
Les preuves proviennent des relations entre deux éléments rares: le halfnium (Hf) et le tungstène (W; il était connu sous le nom de wolfram.) Il se concentre sur les quantités des différents éléments chimiques qui se trouvent dans les roches d'âges différents.
"En comparant les quantités relatives de différents éléments dans les roches qui se sont formées à différents moments, il est possible d'apprendre comment chaque échantillon est lié à l'intérieur lunaire et à la solidification de l'océan magma", a déclaré le Dr Raul Fonseca, de l'Université de Eau de Cologne. Avec son collègue et co-auteur de l'étude, le Dr Felipe Leitzke, ils effectuent des expériences en laboratoire pour étudier les processus géologiques qui se sont produits à l'intérieur de la Lune.
Après que Theia a frappé la Terre et créé un nuage tourbillonnant de magma, ce magma s'est refroidi et a formé la Lune. Après la collision, la Lune nouvellement née était recouverte de magma. Lorsque le magma s'est refroidi, il a formé différents types de roches. Ces roches contiennent un enregistrement de ce que les scientifiques du refroidissement tentent de récupérer. "Ces roches ont enregistré des informations sur la formation de la Lune, et peuvent encore être trouvées aujourd'hui sur la surface lunaire", explique le Dr Maxwell Thiemens, ancien chercheur de l'Université de Cologne et auteur principal de l'étude.
Il y a des régions noires à la surface de la Lune appelées juments, qui signifie «mers» en latin. Ce sont de grandes formations de roches ignées basaltiques. Les scientifiques derrière l'étude ont utilisé la relation entre l'uranium, le halfnium et le tungstène pour comprendre la fusion qui a créé les juments de la Lune. En raison de la précision de leurs mesures, ils ont identifié des tendances distinctes parmi les différentes suites de roches.
Le halfnium et le tungstène fournissent aux scientifiques une horloge naturelle contenue dans la roche elle-même, parce qu'avec le temps, l'isotope hafnium-182 se désintègre en tungstène 182. Mais cette désintégration n'a pas duré éternellement; il n'a duré que pendant les 70 premiers millions d'années de la vie du système solaire. L'équipe a comparé les échantillons d'Apollo avec leurs expériences de laboratoire et a constaté que la Lune avait déjà commencé à se solidifier dès 50 millions d'années après la formation du système solaire.
"Cette information sur l'âge signifie que tout impact géant devait se produire avant cette époque, ce qui répond à une question très controversée parmi la communauté scientifique concernant la date de la formation de la Lune", ajoute le professeur Dr Carsten Münker de l'Institut de géologie et de minéralogie de l'UoC, auteur principal de l'étude.
Le Dr Peter Sprung, co-auteur de l'étude, ajoute: «De telles observations ne sont plus possibles sur Terre, car notre planète a été géologiquement active au fil du temps. La Lune offre ainsi une occasion unique d'étudier l'évolution planétaire. »
Il est étonnant que les roches collectées pendant Apollo 11 il y a cinquante ans donnent encore des preuves comme celle-ci. Les mesures extrêmement précises de l'équipe sont basées sur la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif, ce qui n'était pas possible à l'époque d'Apollo. Les astronautes qui ont collecté les échantillons ne pouvaient pas le savoir, mais ces roches nous apprennent encore non seulement sur la Lune, mais aussi sur l'âge de la Terre elle-même.
Plus:
- Communiqué de presse: Une étude montre que la Lune est plus ancienne qu'on ne le pensait
- Document de recherche: Formation de la Lune précoce déduite de la systématique hafnium – tungstène
- Wikipédia: Lunar Mare
- NASA: La Lune en profondeur
