Il y a environ 4,5 milliards d'années, quelque chose de la taille de Mars est entré en collision avec la Terre nouvellement formée, provoquant une explosion colossale. On pense que cet objet a non seulement fusionné avec la Terre, mais a également jeté une partie de la matière qui est devenue la Lune.
Cette histoire est connue sous le nom d'hypothèse de collision géante; un objet de la taille de Mars s'appelle Thea; et maintenant les scientifiques pensent avoir trouvé des traces de Thea sur la lune.
L'hypothèse de collision géante a été le modèle préféré pour expliquer la formation de la lune pendant de nombreuses années.
«Ce modèle a pu rendre compte des observations récentes d'échantillons retournés par les missions Apollo, qui comprenaient une faible teneur en fer sur la Lune par rapport à la Terre», ont écrit des chercheurs de l'Université du Nouveau-Mexique dans leur article.
Les modèles prédisaient qu'environ 70 à 90% de la lune serait reformée Thea. Cependant, les isotopes de l'oxygène dans les échantillons lunaires recueillis par les astronautes d'Apollo étaient très similaires aux isotopes terrestres de l'oxygène – et très différents des isotopes de l'oxygène dans d'autres objets du système solaire.
Une explication possible est que Earth et Thea avaient des compositions similaires. Deuxièmement, lors de l'impact, tout était mélangé, ce qui, selon les données de simulation, est peu probable.
De plus, les chances de Thea d'avoir une composition similaire à celle de la Terre sont en réalité extrêmement faibles. Cela signifie que si la Lune est principalement Thea, ses isotopes d'oxygène doivent être différents des isotopes d'oxygène de la Terre.
Cette similitude étroite était le principal problème de l'hypothèse de collision géante. Au fil des ans, les chercheurs ont publié plusieurs articles pour tenter d'expliquer cela.
C'est de là que vient l'idée que Thea a fusionné avec la Terre. Une autre étude a suggéré que la collision a produit un nuage de poussière, qui s'est ensuite transformé en Terre et en Lune. Il y a eu des suggestions que, peut-être, Thea et la Terre se sont formées très près l'une de l'autre.
Le scientifique Eric Cano et ses collègues ont emprunté une voie différente: une réanalyse minutieuse des échantillons lunaires.
Ils ont obtenu un certain nombre d'échantillons de différents types de roches collectées sur la Lune – titane haut et bas de la roche lunaire; les anorthosites des hautes terres et les norites des profondeurs, soulevées au cours d'un processus appelé le retournement du manteau lunaire; et verre volcanique.
Pour la nouvelle analyse, l'équipe de recherche a modifié la technique d'analyse isotopique standard pour obtenir des mesures très précises des isotopes de l'oxygène. Et ils ont trouvé quelque chose de nouveau: cette composition isotopique de l'oxygène variait selon le type de roche étudiée.
“Nous montrons”, ont-ils écrit dans leur article, “que la méthode de moyennage des données isotopiques de la Lune, tout en ignorant les différences lithologiques, ne donne pas une image précise des différences entre la Terre et la Lune.”
Les chercheurs ont découvert que plus l'origine de l'échantillon de roche était profonde, plus les isotopes de l'oxygène étaient lourds par rapport à ceux de la Terre.
Cette différence pourrait s'expliquer si, lors de l'impact, seule la surface extérieure de la Lune était écrasée et mélangée, ce qui se traduisait par une ressemblance avec la Terre. Mais au plus profond de la Lune, une partie de Thea reste relativement intacte et ses isotopes d'oxygène sont restés plus proches de leur état d'origine.
L'étude soutient qu'il s'agit d'une preuve assez précise que Thea s'est peut-être formée plus loin dans le système solaire et s'est déplacée vers l'intérieur avant la grande collision qui a créé la lune.
“De toute évidence, la composition isotopique distincte de l'oxygène de Thea n'a pas été complètement perdue à la suite de l'homogénéisation lors de la collision géante”, ont conclu les chercheurs.
“Ainsi, ce résultat supprime le besoin de modèles d'impact géants pour inclure un mécanisme pour l'homogénéisation complète des isotopes d'oxygène entre deux corps et fournit une base pour la modélisation future de la formation lunaire.”
L'étude a été publiée dans la revue Nature Geoscience.
Sources: Photo: (Mark Garlick / Photothèque scientifique / Getty Images)
