LUNE

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Origine et histoire

L'origine de la Lune a toujours posé un problème et l'on proposait, pour le résoudre, trois scénarios bien distincts :

– l'hypothèse de la fission suppose que la Lune est un morceau du manteau terrestre qui s'en serait détaché, par exemple sous l'effet de marées ; les différences notables de composition chimique entre la Lune et la « patrie » supposée infirment complètement ce modèle ;

Compositions chimiques comparées de la Terre et de la Lune

Tableau : Compositions chimiques comparées de la Terre et de la Lune

Compositions chimiques comparées de la Terre et de la Lune. Ce tableau donne les teneurs approximatives des principaux cations constituant la Lune, la Terre et diverses parties de leurs enveloppes (l'oxygène étant toujours le principal anion). Les différences de teneur entre la Terre et la... 

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– la deuxième hypothèse, celle de la planète double, suppose l'accrétion de deux corps (Terre et Lune) au voisinage l'un de l'autre ; cette hypothèse est aussi contredite par la chimie lunaire ; en effet, deux corps dont l'accrétion aurait eu lieu dans une même zone du système solaire devraient avoir la même proportion fer/silicate ; or, dans la Terre, le fer représente 30 p. 100 de la masse totale, d'ailleurs principalement contenue dans le noyau, alors que, dans la Lune, il en représente trois fois moins ;

– l'hypothèse d'une capture suppose que la Lune, initialement sur orbite solaire, a été capturée par la Terre ; cependant, cette capture n'a pu être que très précoce ; elle n'a pu avoir lieu qu'avant la cristallisation de la croûte, il y a 4,4 milliards d'années, car les variations de vitesse et d'énergie cinétique causées par une telle capture auraient entraîné le réchauffement et la fusion totale de la Lune ; de plus, la mécanique céleste montre que la probabilité de capture n'est non nulle que si l'orbite du corps capturé a un rayon et une excentricité voisins de ceux de la Terre, ce qui repose le problème de la différence de teneur en fer.

Aucun des trois modèles classiques n'est donc compatible avec toutes les données actuellement disponibles, et l'origine de la Lune reste encore un problème.

Un scénario nouveau a été proposé pour expliquer toutes les données aujourd'hui disponibles : la Lune se serait formée par coalescence de débris issus de la collision tangentielle entre une proto-Terre et une autre proto-planète. Tant que ce scénario, proposé en 1975, est resté qualitatif, il n'a guère retenu l'attention de la communauté scientifique. Mais, dès 1984, l'apparition des ordinateurs ultrarapides a permis de simuler de telles collisions, ce qui a montré qu'un tel scénario était plausible, et pouvait effectivement engendrer un système Terre-Lune possédant les caractéristiques qu'on lui connaît.

Origine de la Lune

Vidéo : Origine de la Lune

Les quatre principales hypothèses de formation du satellite.Au cours des temps, diverses hypothèses ont été avancées pour expliquer l'origine de la Lune.C'est la théorie de l'impact qui recueille aujourd'hui l'assentiment de la majorité des astronomes. Proposée en 1975, celle-ci suppose... 

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Le résultat d'un choc tangentiel entre la Terre et une planète d'une masse voisine de Mars est simulé sur ordinateur. Les deux corps sont supposés différenciés, et possèdent donc un noyau ferreux et un manteau silicaté. Juste avant le choc, les marées déforment rapidement la planète incidente. Après le choc, une partie des débris arrachés aux deux corps peuvent former un disque autour de la Terre, qui par accrétion est susceptible de donner un satellite unique.

On peut simuler plusieurs types de collisions en fonction de la masse de la planète incidente. Si cette dernière a une masse supérieure à 0,17 masse terrestre, la majeure partie des débris retombe sur Terre ou est éjectée dans l'espace. Les débris restant en orbite terrestre sont de masse trop limitée pour former un corps ayant la masse de la Lune. Si la planète incidente a une masse inférieure à 0,12 masse terrestre, la quasi-totalité des débris viennent de la planète incidente, et très peu se perdent dans l'espace. Il pourrait donc se former un satellite de la masse de la Lune, mais celui-ci ne devrait pas être appauvri en fer, comme l'est la Lune. Ces deux scénarios sont donc incompatibles avec les données.

En revanche, si la masse de la planète incidente est comprise entre 0,12 et 0,17 masse terrestre, les simulations aboutissent à un scénario complexe qui peut conduire à la Lune telle qu'on la connaît : la partie silicatée de la planète incidente se désagrège presque complètement, et seule une masse voisine de celle de la masse lunaire actuelle reste en orbite terrestre. Après une trajectoire complexe, le noyau de la planète incidente heurte de nouveau la Terre pour y être complètement absorbé. Tout cela est accompli en moins de 24 heures. Les matériaux silicatés restant en orbite terrestre ont été suffisamment chauffés par l'impact pour avoir perdu une part notable de leurs éléments volatils, et être de ce fait enrichis en matériaux réfractaires.

Cette simulation numérique, où l'on donne à la proto-Terre et à la planète incidente des valeurs de masses, de vitesses et de directions de mouvement judicieusement choisi [...]

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  • : professeur de géologie à l'École normale supérieure de Lyon

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Pour citer l’article

Pierre THOMAS, « LUNE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 13 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/lune/