La Lune, fille de Gaïa

Comment la Lune s’est-elle formée ? (IV)

Si nous pouvons répondre à cette question, nous pourrons savoir si la Lune est un astre vagabond qui a été capturé par le champ gravitationnel terrestre, si elle s’est formée de la même façon que la Terre mais séparément d’elle à partir du disque d’accrétion protoplanétaire ou si elle est née de la Terre suite à une éjection de matière.

Nous avons dit que le couple Terre-Lune était vraiment unique dans le système solaire. Non pas que la Lune ait une taille anormale mais proportionnellement aux autres planètes, le rapport entre les deux astres est atypique. Première observation, les plus grosses lunes de Jupiter sont approximativement 23 plus petites que la planète alors que la Lune est à peine 4 fois plus petite que la Terre. Avec la seule force de sa gravité, la Terre n’aurait jamais été capable de la capturer, même lors d’un passage rasant. Il aurait fallut que la Lune effleure la Terre à moins de 50000 km de sa surface, à une vitesse de quelques km/s seulement, pour que l’emprise de la Terre soit ferme et définitive. Mais même si cela s’est produit, son orbite quasi circulaire dément cette solution. Un astre arrivant sur une orbite si oblique ne peut que soit percuter la Terre et rebondir ou avoir une orbite très elliptique. L’explication est donc ailleurs.

Second fait étonnant, la densité des deux astres est assez voisine; 3.3 pour la Lune, 5.3 pour la Terre alors que les astéroïdes et les satellites présentent en général une densité comprise entre 2 et 2.7. Ensuite leur constitution respective. A côté des métaux et des oxydes métalliques que l’on retrouve dans les mêmes proportions dans les manteaux lunaire et terrestre, la proportion des isotopes de l’oxygène ¹⁷O/¹⁸O, que l’on ne retrouve pas dans les météorites, suggère que la Lune s’est formée de la même manière que la Terre. Malgré certaines différences de composition entre le manteau terrestre et lunaire, les similitudes entre les deux astres sont frappantes.

L’explication la plus évidente et aussi la plus simple est donc la suivante : la Lune fut éjectée de la Terre. D’accord me direz-vous, mais par quel processus ? Car deux cas de figure se présentent : soit la Lune fut éjectée de la Terre suite à mouvement centrifuge, soit un impact météoritique éjecta une partie du manteau terrestre en orbite. Quelle solution choisir ?

La première explication fut proposée par George Darwin, le fils du célèbre naturaliste anglais. Il imagina que dans son lointain passé la Terre tournait beaucoup plus vite sur elle-même et suite à la force centrifuge ainsi engendrée, une partie de son manteau aurait été éjecté dans l’espace. Mais cette théorie fit long feu. Récemment, des simulations effectuées sur ordinateur ont démontré qu’il aurait fallut que la Terre tourne sur elle-même en 2h30 pour qu’un tel phénomène se produise. Mais si cela n’est pas impossible en soit, sa théorie n’expliquait pas comment la Terre avait depuis ralenti sa rotation d’un facteur dix, passant de 2h30 à 24h. Pour sauver sa théorie George Darwin invoqua des phénomènes de résonances qui auraient permis à la Terre d’éjecter cette matière sans nécessairement avoir une vitesse de rotation très élevée. Mais sa théorie ne convainquit personne.

La seule explication rationnelle qui fut retenue fut celle de l’impact. Alors que la jeune Terre avait à peine fini d’accréter les planétésimaux du nuage protoplanétaire, il y a quelque 4.55 milliards d’années un astéroïde constitué de fer (sidérite) plus gros que les autres, probablement d’un diamètre compris en 100 et 1000 km percuta violemment la Terre. Le choc frontal, d’une ampleur rarement égalée, libéra une énergie estimée à plusieurs centaines de milliards de mégatonnes de TNT. Sous le choc l’axe de la Terre s’inclina d’un bon 20°, phénomène grâce auquel nous pouvons aujourd’hui apprécier les saisons. Suite à libération de cette énergie, la pression et la température furent telles qu’au moins 1/80^eme du manteau de la Terre se liquéfia et fut éjecté dans l’espace non sans créer un gigantesque cratère bientôt enseveli par les flots de laves et le bombardement météoritique qui devait se poursuivre. A son tour pulvérisée, la majeure partie de la sidérite se mêla au manteau terrestre dont une partie s’enfonça jusqu’au noyau. La langue de matière qui s’est éparpillée dans l’espace perdit rapidement tous ses composés volatils si bien que les éjectas ne furent finalement constitués que d'éléments réfractaires. En l’espace de quelques millions d’années toute cette matière, au lieu de former un anneau se rassembla sous l’effet de la gravitation mais demeura captive de l’attraction terrestre. La Lune était née, stabilisant du même coup les mouvements chaotiques des deux astres.

Cette théorie satisfait tous les spécialistes car, indices probants de ce cataclysme, les deux astres ont une densité fort proche, un manteau constitué des mêmes éléments tandis que la Lune présente un noyau pauvre en fer qui s’explique par le fait qu’il est resté dans les entrailles de la Terre.

Pour des raisons plus mystiques diront certains, d’autres aiment cette théorie car elle renforce l’idée que l’humanité n’est pas apparue entièrement par hasard sur la Terre. En effet, pour les adeptes du principe anthropique, c’est parce que la Terre est inclinée sur son axe et dispose d’une Lune pour stabiliser ses mouvements que la vie a pu apparaître et se développer dans un environnement propice et voir l’émergence de l’homme, le seul être de la Création capable de s’interroger sur son évolution passée, présente et à venir. Je développerai ce sujet très intéressant dans les dossiers consacrés à la bioastronomie ainsi qu'en cosmologie.

Prochain chapitre

Structures géologique et magnétique