Quel âge a la Lune ?

La plupart des scientifiques s’accordent à dire que la Lune a toujours accompagné la Terre. Mais comment est-elle née ? Cette question intrigue les scientifiques depuis des décennies, mais elle n’a pas encore trouvé de réponse définitive. Des études nous renseignent sur l’origine et la formation de la Lune, notre fidèle alliée dans le ciel nocturne. 

Une apparition précoce

La Lune et la Terre sont issues du même disque protoplanétaire de gaz et de poussière qui tournait autour du Soleil il y a 4,57 milliards d’années. La Lune serait le produit d’un seul “impact géant” entre un embryon planétaire de la taille de Mars et le corps qui est devenu la Terre. Mais quand la Lune s’est-elle séparée de la Terre ?

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Selon une équipe dirigée par Melanie Barboni, professeure adjointe au Département des sciences de la Terre, du planétologie et de l’espace à l’université de Californie à Los Angeles (UCLA), la Lune s’est formée il y a 4,51 milliards d’années, environ 60 millions d’années après la naissance du Système solaire, dans une étude publiée dans la revue Science Advances.

Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont analysé des cristaux de zircon provenant d’échantillons de croûte lunaire collectés par la mission Apollo 14. Ils ont utilisé une méthode de datation basée sur le rapport entre deux isotopes du hafnium, un élément rare semblable au zirconium (Hf-176 et Hf-177). En mesurant le rapport entre ces deux isotopes dans les cristaux de zircon, les chercheurs ont pu déterminer l’âge de leur formation.

Les 60 millions d’années qui se sont écoulées depuis l’origine du Système solaire sont peut-être courtes à l’échelle cosmique, mais elles ont suffi pour que des collisions entre planétésimaux donnent naissance à la Terre et à son compagnon. 

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Une série d’impacts multiples

Selon une équipe israélienne dirigée par Raluca Rufu, chercheuse au Weizmann Institute of Science à Rehovot, la Lune se serait formée à partir d’une série d’environ 20 collisions entre des embryons planétaires de tailles variées et le corps qui est devenu la Terre. Chaque collision aurait produit un anneau de débris qui se serait aggloméré en une petite Lune. Ces petites lunes auraient ensuite fusionné entre elles pour former la Lune actuelle.

Leur étude, publiée dans la revue Nature Geoscience, remet en cause l’hypothèse dominante selon laquelle la Lune serait le résultat d’une seule collision géante entre un planétésimal de la taille de Mars et celui qui deviendra la Terre.

Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont utilisé une technique numérique appelée “hydrodynamique des particules lissées” (SPH) pour simuler les collisions entre les embryons planétaires et le corps qui est devenu la Terre. Les chercheurs ont trouvé que l’hypothèse du seul impact géant posait un problème de moment angulaire. Le moment angulaire est l’énergie rotationnelle enfermée dans le mouvement orbital et la rotation des corps. 

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Pour que la Lune soit stable, il faut que le disque de débris qui l’a formée ait un certain moment angulaire. Or, les chercheurs ont montré qu’il serait presque impossible qu’un seul impact géant produise un disque de débris avec le moment angulaire nécessaire.

Les chercheurs ont plutôt trouvé qu’une série de collisions entre des embryons planétaires de tailles différentes pourrait expliquer le moment angulaire observé. Chaque collision aurait produit un disque de débris avec un moment angulaire différent. Les petites lunes issues de ces disques auraient migré vers l’extérieur sous l’effet des marées, jusqu’à entrer en collision et fusionner entre elles. La Lune actuelle serait le résultat final de cette séquence de fusions lunaires.

Un témoin privilégié de l’histoire du Système solaire

Les deux études ne sont pas forcément contradictoires. Si le modèle des impacts multiples est correct, alors la limite des 60 millions d’années pour la formation de la Lune après l’origine du Système solaire pourrait toujours correspondre à la fin, ou presque, de la séquence des fusions lunaires.

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Quoi qu’il en soit, ces travaux montrent que la Lune est un témoin privilégié de l’histoire tumultueuse du Système solaire et qu’elle mérite d’être mieux explorée. Pour aller plus loin, découvrez quel est l’âge de la Terre.