Formation de la Lune

Le récit

La Lune : d’où vient-elle ?

Quand tu la regardes, la Lune semble toujours la même. Pourtant, les scientifiques se sont demandé pendant longtemps d’où elle venait, et les réponses possibles étaient différentes. Peut-être s’était-elle détachée de la Terre, encore molle, parce qu’elle tournait trop vite. Peut-être était-ce un corps qui passait par là et qui avait été capturé par la gravité. Ou bien elle était née à côté de la Terre, à partir de la même matière. Chacune de ces idées avait un défaut, et aucune n’expliquait tout.

Les missions Apollo ont tout changé. Entre 1969 et 1972, les astronautes américains ont rapporté sur Terre environ 382 kilogrammes de roches et de poussière lunaires. En les analysant, on a découvert que la Lune est composée de matériaux très semblables à ceux du manteau terrestre, avec des quantités identiques de certains types d’oxygène, mais qu’elle contient très peu de fer et presque pas d’eau ni de substances qui s’évaporent facilement. C’était comme si elle était faite de matière terrestre longuement cuite et privée de ses parties les plus légères.

Le choc géant

L’hypothèse que presque tous les spécialistes considèrent aujourd’hui comme la meilleure a été proposée au milieu des années 1970, de façon indépendante, par deux groupes d’astronomes américains : William Hartmann et Donald Davis d’un côté, Alastair Cameron et William Ward de l’autre. On l’appelle l’« hypothèse de l’impact géant ». Elle raconte que, quand la Terre était encore toute jeune, un corps à peu près aussi gros que Mars, baptisé Théia (dans le mythe grec, la mère de la Lune), l’a heurtée de biais et à grande vitesse.

Dans ce choc très violent, une grande partie de Théia et une partie du manteau de la Terre ont fondu et ont été projetées dans l’espace. La matière, en partie vaporisée, a formé un disque autour de la Terre, et en peu de temps, peut-être en quelques années ou en quelques siècles, les fragments se sont réunis en un seul corps, la Lune. Le noyau de fer de Théia, plus lourd, a au contraire été en grande partie absorbé par la Terre. Cela explique pourquoi la Lune a si peu de fer.

Juste après le choc, la Lune se trouvait à quelques dizaines de milliers de kilomètres de la Terre, bien plus près qu’aujourd’hui, et la jeune Terre tournait en quelques heures : le jour ne durait peut-être que cinq ou six heures. Depuis, la Lune s’est éloignée. Nous le savons avec précision parce que les astronautes d’Apollo ont laissé à la surface de la Lune des miroirs spéciaux. En pointant un laser depuis la Terre et en mesurant le temps de retour, on a vu que la Lune s’éloigne d’environ 3,8 centimètres par an. C’est à peu près la vitesse à laquelle poussent les ongles.

Les questions encore ouvertes

L’hypothèse n’est pas une certitude. Pendant de nombreuses années, elle a eu un problème : si la Lune est faite en grande partie avec la matière de Théia, pourquoi est-elle si semblable à la Terre ? La matière d’un corps né dans une autre zone du Système solaire devrait être différente. Certains spécialistes pensent que Théia était née près de la Terre et donc lui ressemblait ; d’autres proposent des chocs plus violents, avec un mélange plus important. En 2023, une étude a proposé que deux énormes zones denses dans le manteau terrestre, sous l’Afrique et sous l’océan Pacifique, soient des restes de Théia, mais la question est débattue.

La date est elle aussi approximative. Les roches lunaires les plus anciennes ont environ 4,4 à 4,5 milliards d’années, et les estimations pour le choc donnent quelque chose entre 4,43 et 4,51 milliards d’années. Nous ne connaissons pas le moment exact, mais nous savons que cela s’est passé très tôt, quelques dizaines de millions d’années après la naissance de la Terre.