Formation de la Lune : Hypothèses
En analysant certains éléments chimiques contenus dans les roches lunaires, on peut dater la formation de la Lune grâce à une méthode : la désingration de l'Uranium 238 en Thorium 232. Cette méthode est utilisé pour dater la plupart des objets du système solaire. La demie vie étant d'une durée de 4 468 000 000 années, à partir des calculs, les scientifiques ont trouvé un âge de années.
On apprend ainsi que la formation de la Lune a eu lieu environ 50 millions d’années après la formation du système solaire. Cependant, il existe d’autres méthodes de datation, et elles n’ont pas toutes données les mêmes résultats :
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La méthode rubidium-strontium est fondée sur la désintégration du rubidium en strontium avec une période de 1,3× . On a trouvé une datation de 4,9 milliards d’années sur les poussières de Lune qui remet en cause la formation du système solaire, formé il y a 4,5 milliards d’années.
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Une autre étude sur les roches de la mer de tranquillité, une mer lunaire, relève un âge qui varie entre 3,6 et 4 milliards d’années environ.
La différence entre ces deux études est due à des bombardements de météorites sur la Lune, qui entrainent un rajeunissement de son âge global. Les roches à la surface sont alors plus jeunes à cause des phénomènes locaux de fusion.
Sur l’origine de la Lune, aucune certitude n’a été démontrée, cependant certaines théories sont plus pertinentes et concordent avec ce que nous observons actuellement.
a) 1ère hypothèse : théorie de la collision-accrétion
L’hypothèse la plus probable est que la Lune se soit formée par collision et accrétion. C’est-à-dire d’une collision entre la Terre en formation et d’un objet de la taille de Mars, dénommé Théia, qui aurait éjecté de l’attraction terrestre des débris de Terre. Ces débris auraient fini par former la Lune.
Ce phénomène explique en partie la ressemblance de la structure Lune avec le manteau terrestre. En 1998, les observations effectuées par la sonde Lunar Prospector ont montré que le fer représente moins de 4 % de la masse totale de la Lune (contre 33 % pour la Terre). Il n’y a donc que deux hypothèses :
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soit le noyau de fer primitif aurait été absorbé par la Terre, et des matériaux auraient été expulsés en orbite lors de l'explosion provoquée par l’impact. Ces débris auraient alors été suffisamment chauffés pour perdre leurs composants volatils.
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soit l'impact se serait produit après la formation du noyau de fer de la Terre et la matière propulsée en orbite était donc pauvre en fer.
Schéma de la formation de la lune par collision-accrétion
1 et 2 : Impact de la Terre avec Théia
3 et 4: Une partie du noyau de la Terre est emportée et éjectée autour de la Terre
5 et 6 : La Lune se forme par accrétion
http://lunap.obs-besancon.fr/lunap/Niveau1/systemesolaire/textes/Terre4.html
b) Deuxième hypothèse : théorie de la fission
La géologie de la terre et de son satellite sont plutôt semblables ; on peut donc en déduire que la lune vient de la Terre. Elle aurait été éjectée par la force centrifuge. George Howard Darwin fût le premier à avoir proposé cette hypothèse au XXème siècle. Elle explique la très faible densité de la Lune qui lui aurait permis de quitter l’orbite terrestre. L’océan pacifique proviendrait alors de la migration de la lune vers l’espace : Il se serait formé du creux d’où est partie la Lune.
Mais cette hypothèse est controversée car elle n’explique pas pourquoi la Lune n’a pas une orbite sur le même plan que celle de l'équateur : l'orbite de la lune est elliptique par rapport au plan de l'équateur.
Schéma de la fission de la lune
http://www.astropolis.fr/articles/etude-du-systeme-solaire/la-Lune/astronomie-lune.html
c) Troisième hypothèse : théorie de la formation simultanée
Il s’agit de la formation simultanée de la Lune et de la Terre. Cette théorie voudrait que la Terre se soit formée à partir de l’accrétion d’une grosse masse de poussière en même temps que la Lune. Les deux astres se seraient alors formés à partir de la même source de poussières.
Cette théorie présente cependant des défauts : deux masses accrétées dans le même secteur du système solaire et avec les mêmes poussières, auraient dû avoir la même masse volumique. De plus, la Lune devrait avoir une proportion de fer identique à celle de la Terre.
Vue d'artiste de l'accretion de la terre et de la lune