La Lune, source d’émerveillement continu

La Lune obsède un grand nombre de chercheurs depuis des années sur de nombreuses questions : comment est-il possible que nous observions toujours la même face de la Lune ? Pourquoi la face cachée de la Lune présente-t-elle de si nombreux cratères ? Comment les sols lunaire et terrestre peuvent-ils être si proches ? Comment la Lune a-t-elle été formée ?

Répondre à la question de la formation de la Lune, c’est possiblement comprendre pourquoi la Terre tourne sur elle même, étape essentielle pour comprendre l’apparition de la vie sur Terre. La collaboration entre deux équipes israéliennes (du Weizmann [1] et du Technion [2]) apporte une nouvelle lumière sur cette question, simulant de manière précise la succession d’évènements [3] qui ont pu se produire il y a de cela 4,468 milliards d’années [4]. Dirigée par Hagai B. Perets, cette approche précise met en doute un scenario accepté depuis quelques années par la communauté scientifique.

Dans le scénario proposé dans les années 70 et devenu classique depuis, un objet géant (proche de la taille de Mars) serait entré en collision avec la Terre. Il faut se représenter alors le système solaire dans un stade extrêmement précaire, violent et non stabilisé, dans lequel des astres de tailles différentes errent dans le cosmos. Après l’impact, une partie du sol terrestre aurait été expulsée et se serait mise à graviter autour de la Terre, tel l’anneau de Saturne. Par la suite, les éléments du disque se seraient agrégés pour former la Lune que nous connaissons aujourd’hui. Pour construire cette théorie, les scientifiques se sont fondés sur la ressemblance entre le sol lunaire et le sol terrestre, notamment du point de vue du rapport entre les isotopes de l’oxygène (17O/16O). Cependant les conditions physiques pour qu’un tel événement puisse se dérouler sont extrêmement peu probables. En effet, le principal problème est ce que les scientifiques appellent « angles d’incidences ». Suivant que la mini-planète entre en contact avec la Terre perpendiculairement ou parallèlement, les matériaux qui composent la Lune seraient plus ou moins proches de la composition terrestre.

L’équipe de chercheurs israélienne a réalisé des calculs ab initio en simulant près de 800 impacts sur un ordinateur (cluster) possédant plus de 5000 processeurs. Les calculs découlant de la théorie de l’impact unique ont été comparés à un modèle dans lequel de multiples impacts sur notre Terre auraient petit à petit créé plusieurs lunes [5]. Et ces différents satellites auraient alors pu, sur une échelle de plusieurs millions d’années, créer la Lune que nous connaissons aujourd’hui. Cependant, cette dernière étape n’est pas encore décrite par les scientifiques qui commencent à s’intéresser à la transformation des petites lunes en notre astre lunaire. Ce modèle n’est pas seulement le plus probable mais permet également d’expliquer le rapport isotopique entre d’autres isotopes que l’oxygène (le tungstène par exemple). Cependant, cette théorie comporte elle aussi ses zones d’ombre et un article a déjà été publié montrant les limites d’un tel modèle [6].

Pour approcher des réponses aussi fondamentales, il faut noter la collaboration entre scientifiques de différents domaines. Les ingénieurs sont nécessaires pour envoyer et transmettre de l’information sur les échantillons lunaires, les géologues et les chimistes pour l’étude des roches et enfin les physiciens pour élaborer des modèles physiques. Ces travaux impliquent généralement des budgets colossaux. Rappelons qu’en France, le budget du programme spatial français s’élève en 2017 à 2 334 millions d’euros [7].

La lune, que l’on a pu oublier depuis quelques années, devient de nouveau un sujet des plus brûlants. Peut-être parce que seulement douze individus ont foulé son sol alors que cet astre fait partie de notre vie de tous les jours [8]. Actuellement dix équipes (dont Israël avec l’équipe SpaceIL) s’affrontent à travers le Google Lunar XPrize pour savoir laquelle sera la première à alunir puis voyager 500 m à l’aide d’un robot et envoyer une vidéo haute définition sur Terre [9]. Ces équipes doivent être financé à 90 % par des sources privées et ont jusqu’à la fin 2017 pour lancer leurs engins, pour un premier prix de 30 millions de dollars. A nouveau, l’objectif lune est d’actualité, faisant rêver les petits et les grands.

Sources :
[1] Weizmann Institute of Science, Department of Earth and Planetary Sciences, Rehovot 76100, Israel.
[2] Technion Israel Institute of Technology, Physics Department, Haifa 32000, Israel.
[3] Nature Geoscience, 10, 89-94 (2017) A Multiple-impact origin for the Moon
[4] Nature, vol. 508,‎ avril 2014, p. 84–87 (DOI 10.1038/nature13172)
[5] https://www.youtube.com/watch?v=4xxCvbc_DNk
[6] Nature Geoscience, 10, 72-73 (2017) Moon formation : Punch combo or knock-out blow ?
[7] https://cnes.fr/fr/web/CNES-fr/11507-le-2eme-budget-au-monde.php
[8] Le Monde, 9 janvier 2017, Pierre Barthélémy, “Passeur de Science”, Un nouveau scénario pour la formation de la lune
[9] http://lunar.xprize.org

Rédacteur : Samuel Cousin, post-doctorant à l’Institut Weizmann