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Les pierres de Lune racontent un choc de titans

La Lune, fille de la Terre? Les scientifiques en sont de plus en plus convaincus. Keystone Archive

Les cailloux ramenés de la Lune par les missions Apollo n'ont pas encore livré tous leurs secrets. Une équipe de l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) vient d'y trouver un indice de plus à l'appui de la théorie qui explique la naissance de la Lune par une collision entre la Terre et une planète de la taille de Mars.

Ce contenu a été publié le 11 octobre 2001 - 17:03

Les astronomes ont longtemps cru que la Lune avait été capturée par l'attraction terrestre en passant dans les parages de la planète aux premiers âges du système solaire.

Mais cette théorie - déjà problématique du point de vue du respect des lois de la gravité - n'a pas résisté à l'exploration de notre satellite, d'abord par des sondes automatiques, puis par les vols habités du programme Apollo.

Une piqûre d'insecte

Aujourd'hui, on est quasiment certain que la Lune est née d'un véritable cataclysme, le «Giant Impact». Par comparaison, la chute de la météorite qui a anéanti les dinosaures il y a 65 millions d'années passerait presque pour une piqûre de moustique.

Au mois d'août, des chercheurs de l'Université de Californie à Santa Cruz ont proposé le premier modèle informatique de ce qu'a pu être ce choc des titans. Pour se l'imaginer, il faut remonter de quatre milliards et demi d'années dans le temps.

A l'époque, la Terre est à la fin de sa période de formation. C'est une planète brûlante, recouverte d'un océan de lave et entourée d'une atmosphère de gaz toxiques. Un monde de cauchemar, dont la vie est bien sûr totalement absente.

Survient alors une autre planète, tout aussi jeune et turbulente, mais nettement plus petite. Les scientifiques savent aujourd'hui que ce bolide cosmique a, environ, la taille de Mars (soit un huitième de la masse terrestre). Ils lui ont même donné un nom: «Theia».

Un mouvement encore observable de nos jours

La violence du choc est difficilement imaginable. Les énergies et les températures libérées sont suffisantes pour transformer la roche de la croûte des deux planètes en vapeur. Theia s'encastre littéralement dans la Terre et une grosse masse de débris est éjectée dans l'espace.

Celle-ci forme un anneau de matière autour de notre planète, qui va se condenser et refroidir lentement pour donner naissance à la Lune. D'abord très proche de la Terre, celle-ci s'en éloigne lentement, en freinant la vitesse de sa rotation sur elle-même. Ce mouvement est encore observable de nos jours.

«Aujourd'hui, cette théorie est la plus généralement acceptée, car aucune des autres ne colle à 100% avec ce que nous savons des lois de la gravité et de la composition de la roche lunaire», explique le professeur Alex Halliday, de l'Institut de géologie des isotopes et des ressources minérales de l'EPFZ.

De l'oxygène dans la roche

La densité de la Lune, en effet, est anormalement faible par rapport à celle des autres planète rocheuses, comme la Terre, Vénus, Mars ou Mercure. Ceci tient au fait que notre satellite n'a pas en son cœur le noyau de fer qui constitue par exemple près d'un tiers de la masse totale de la Terre.

Cet indice semble indiquer que la Lune ne s'est pas formée par condensation lente d'un nuage de poussière comme les autres planètes. Nous savons en outre que la Terre est un peu plus vieille que son satellite, d'à peu près 50 millions d'années.

Enfin, la distance Terre-Lune est bien trop élevée pour valider la théorie de la capture par la simple force de gravité.

A tous ces indices, Alex Halliday et ses collègues viennent d'en apporter un supplémentaire. En analysant 31 échantillons de roche ramenés par les astronautes d'Apollo 17, les chercheurs de l'EPFZ y ont remarqué la présence de trois isotopes de l'oxygène (16, 17 et 18) en proportions identiques à celles que l'on trouve sur Terre.

Les isotopes sont en quelque sorte des «atomes à poids variable». Normalement, un atome d'oxygène se compose de huit protons (chargés positivement), huit électrons (chargés négativement) et huit neutrons (sans charge électrique). Mais il existe de l'oxygène plus lourd, avec davantage de neutrons, soit jusqu'à 16 ou 18 par atome.

Une provenance commune

On sait que la répartition des isotopes est très inégale dans l'univers. Ces proportions identiques entre roche lunaire et roche terrestre indiquent donc à l'évidence une provenance commune, même si Alex Halliday, modeste, préfère parler «d'un indice de plus à l'appui du modèle du Giant Impact». Un indice qui fait jeudi l'objet d'une publication dans la revue américaine Science.

L'Institut de géologie des isotopes et des ressources minérales de l'EPFZ est généralement considéré comme l'un des meilleurs du monde. On y analyse d'ailleurs régulièrement une partie de l'immense moisson de roches lunaires ramenée par les missions Apollo, qui, 30 ans après, n'ont pas encore fini de livrer leurs secrets.

Marc-André Miserez

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