La collision catastrophique qui a forgé la Lune et qui a marqué l’un des événements les plus importants des débuts de l’histoire de la Terre pourrait avoir été déclenchée non pas par un intrus lointain, mais par un monde frère qui a grandi juste à côté, selon une nouvelle étude.
Il y a environ 4,5 milliards d’années, un monde de la taille de Mars a percuté la jeune Terre avec une force si énorme qu’il a fait fondre d’énormes pans du manteau de notre planète et a projeté un disque de débris en fusion en orbite. Cette épave s’est finalement regroupée pour former la lune nous le savons aujourd’hui. Les scientifiques ont longtemps privilégié cela »impact géant » histoire d’origine, mais où le monde perdu depuis longtemps, surnommé Théiavient et de quoi il est fait reste un mystère.
Jeunesse violente des planètes
Au cours des 100 premiers millions d’années turbulentes qui ont suivi la formation du soleil, l’intérieur système solaire était peuplé de dizaines, voire de centaines d’embryons planétaires – des mondes de la taille de la Lune à Mars qui entraient fréquemment en collision, fusionnaient ou étaient propulsés sur de nouvelles orbites par le chaos gravitationnel de la formation précoce des planètes, ainsi que par l’immense attraction de Jupiter.
« Theia était l’un des 10 à 100 embryons planétaires à partir desquels nos planètes se sont formées », a déclaré Hopp. Mais les échantillons lunaires des missions Apollo ont montré que la Terre et la Lune sont presque chimiquement identiques, une similitude qui, selon les scientifiques, a rendu extrêmement difficile la localisation du lieu de naissance de Theia.
Pour enquêter, Hopp et ses collègues ont recherché de minuscules indices chimiques laissés par l’impact dans le manteau terrestre – des traces d’éléments tels que le fer et le molybdène qui auraient dû couler dans le noyau terrestre s’ils avaient été présents au début de la formation de la planète. Leur survie aujourd’hui dans les roches du manteau suggère que ces éléments sont arrivés plus tard, probablement livrés par Theia lors de l’impact géant, et contiennent donc des informations précieuses sur la composition de la planète perdue, affirment les chercheurs.
Des indices de la lune
Les chercheurs ont analysé six échantillons lunaires des missions Apollo 12 et 17 ainsi que 15 roches terrestres comprenant des spécimens du volcan Kīlauea à Hawaï, ainsi que des météorites récupérées de l’Antarctique et conservées dans de grandes collections de musées.
L’équipe s’est concentrée sur des différences extrêmement subtiles dans les isotopes du fer (différentes versions d’éléments), qui recherches récentes les émissions peuvent identifier l’endroit où la matière s’est formée par rapport au soleil. Ils ont combiné ces mesures de fer avec les signatures isotopiques du molybdène et du zirconium, puis ont comparé les résultats avec des compositions de météorites connues pour en déduire quels types de « blocs de construction » planétaires auraient pu former Theia.
Parmi des centaines de scénarios modélisés, depuis de petits impacteurs jusqu’à des corps représentant près de la moitié de la masse de la Terre, la seule configuration qui reproduisait avec succès la chimie de la Terre et de la Lune était celle dans laquelle Theia s’est formée dans le système solaire interne, rapporte l’étude. Theia était probablement un monde rocheux à noyau métallique contenant environ 5 à 10 % de la masse de la Terre, note l’équipe.
Les modèles révèlent également que la proto-Terre et Theia contiennent de la matière provenant d’un réservoir « non échantillonné » du système solaire interne, un type de matière absent de toutes les collections de météorites connues. Ce composant mystérieux s’est probablement formé extrêmement près du soleil, dans une région où les premiers matériaux ont été soit balayés par Mercure, Vénus, la Terre et Theia, soit n’ont jamais survécu sous forme de corps flottants capables de devenir des météorites.
« Il se peut qu’il s’agisse uniquement d’un biais d’échantillonnage », a reconnu Hopp. Des échantillons de Vénus ou de Mercure, a-t-il ajouté, pourraient un jour révéler des fractions plus importantes de ce matériau manquant et pourraient finalement « confirmer ou infirmer notre conclusion ».
Bien que l’étude précise que la Terre et Theia étaient probablement des frères et sœurs locaux, la question de savoir comment l’impact géant a si bien mélangé les deux mondes que leurs identités chimiques sont devenues presque impossibles à distinguer reste une question ouverte, a déclaré Hopp.
Résoudre ce mystère pourrait révéler le dernier chapitre manquant de l’histoire violente de l’origine de la Lune – et pourrait être la clé pour comprendre pleinement comment notre Lune et notre Terre ont vu le jour.
