C'est une vue que les fans de science-fiction ne pouvaient qu'espérer: des lunes jumelles dans le ciel nocturne au-dessus de la Terre. Un nouveau modèle suggère que les hautes terres lunaires de loin auraient pu être créées à partir d'une collision avec une lune compagnon plus petite dans ce que les scientifiques de l'Université de Californie, Santa Cruz, appellent «le grand splat».
La raison pour laquelle les côtés proches et lointains de la Lune sont si différents a longtemps intrigué les scientifiques planétaires. Le côté proche est relativement bas et plat, tandis que la topographie du côté éloigné est haute et montagneuse, avec une croûte beaucoup plus épaisse.
Nous avons en fait une Lune quelque peu déséquilibrée.
La nouvelle étude, publiée dans le numéro du 4 août de Nature, s'appuie sur le modèle de «l'impact géant» pour l'origine de la lune, dans lequel un objet de la taille de Mars est entré en collision avec la Terre au début de l'histoire du système solaire et a éjecté des débris qui fusionné pour former la lune.
Selon le nouveau modèle informatique, la deuxième lune autour de la Terre aurait fait environ 1 200 kilomètres (750 miles) de large et aurait pu se former à partir de la même collision. Plus tard, la plus petite lune est retombée sur la plus grande lune et a enduit un côté d'une couche supplémentaire de croûte solide de plusieurs dizaines de kilomètres d'épaisseur.
"Notre modèle fonctionne bien avec les modèles de l'impact géant formant la Lune, qui prédisent qu'il devrait y avoir des débris massifs en orbite autour de la Terre, en plus de la Lune elle-même", a déclaré Erik Asphaug, professeur de sciences de la Terre et des planètes à l'UC Santa Cruz. "Il est d'accord avec ce que l'on sait sur la stabilité dynamique d'un tel système, le moment du refroidissement de la lune et l'âge des roches lunaires."
D'autres modèles informatiques ont suggéré une lune compagnon, a déclaré Asphaug, qui a co-écrit le document avec le chercheur postdoctoral de l'UCSC, Martin Jutzi.
Asphaug et Jutzi ont utilisé des simulations informatiques pour étudier la dynamique de la collision entre la Lune et un petit compagnon, qui représentait environ un trentième de la masse de la lune «principale». Ils ont suivi l'évolution et la distribution du matériel lunaire à sa suite.
L'impact entre les deux corps aurait été relativement lent, à environ 8 000 km / h (5 000 mi / h), ce qui est suffisamment lent pour que les roches ne fondent pas et qu'aucun cratère d'impact ne se forme. Au lieu de cela, les roches et la croûte de la plus petite lune se seraient répandues sur et autour de la plus grande lune.
«Bien sûr, les modélisateurs d'impact essaient de tout expliquer avec des collisions. Dans ce cas, cela nécessite une collision étrange: étant lent, il ne forme pas un cratère, mais éclabousse le matériau d'un côté », a déclaré Asphaug. "C'est quelque chose de nouveau à penser."
Lui et Jutzi émettent l'hypothèse que la lune compagnon a été initialement piégée à l'un des «points de Troie» gravitationnellement stables partageant l'orbite de la Lune, et est devenue déstabilisée après que l'orbite de la lune se soit étendue loin de la Terre. "La collision aurait pu se produire n'importe où sur la Lune", a déclaré Jutzi. "Le corps final est déséquilibré et se réorienterait de sorte qu'un côté soit face à la Terre."
Le modèle peut également expliquer les variations de la composition de la croûte lunaire, qui est dominée sur le côté proche par un terrain relativement riche en potassium, en terres rares et en phosphore (KREEP). Ces éléments, ainsi que l'uranium et le thorium, auraient été concentrés dans l'océan magma qui est resté sous forme de roche fondue solidifiée sous la croûte épaississante de la lune. Dans les simulations, la collision écrase cette couche riche en KREEP sur l'hémisphère opposé, préparant le terrain pour la géologie maintenant vue du côté proche de la lune.
Alors que le modèle explique beaucoup de choses, le jury n'est toujours pas parmi les scientifiques planétaires quant à l'histoire complète de la Lune et ce qui s'est réellement passé. Les scientifiques disent que la meilleure façon de comprendre l'histoire de la Lune est d'obtenir plus de données à partir de vaisseaux spatiaux en orbite lunaire et - encore mieux - d'échantillonner des missions de retour ou des missions humaines pour étudier la Lune.
Sources: Nature, UC Santa Cruz
