D'où vient la Lune

Les satellites sont généralement petits à côté de leur planète. Mars en a deux, et ce sont deux blocs de forme irrégulière de quelques dizaines de kilomètres. Les lunes de Jupiter sont grandes, mais Jupiter est elle-même une géante. Au-dessus de la Terre, en revanche, flotte une sphère dont le diamètre dépasse le quart de celui de la Terre. Aucune autre planète du Système solaire n'a un tel rapport.

Les explications simples ont été testées l'une après l'autre. Capture: la Terre aurait attiré un corps de passage. Mais pour rester en orbite, cet intrus aurait dû perdre de la vitesse quelque part, et l'espace autour de la Terre est trop vide pour cela. Formation conjointe: la Terre et la Lune se seraient formées côte à côte à partir de la même poussière. Leur composition serait alors similaire dans son ensemble, mais la Lune n'a presque pas de noyau de fer. Scission: la Terre aurait tourné si vite qu'elle en aurait éjecté un morceau. Pour cela, la durée d'un jour aurait dû être de quelques heures.

Il restait l'hypothèse longtemps jugée trop brutale. Au milieu des années 1970, des calculs ont montré que si un corps de la taille approximative de Mars effleurait la jeune Terre, le résultat ressemblait à ce que nous observons. Ce corps s'appelle Théia. L'impact était rasant, et il a donc projeté en orbite surtout de la matière des couches supérieures: de la roche presque dépourvue de fer.

Les expéditions Apollo ont rapporté environ 382 kilogrammes de roches lunaires. Chaque corps du Système solaire possède son propre rapport d'isotopes de l'oxygène: celui de Mars est différent de celui des météorites astéroïdales. Dans les échantillons lunaires, il correspondait à celui de la Terre. Ajoute à cela la faible densité de la Lune: elle ne contient presque pas de fer dans son noyau, mais une matière semblable à celle du manteau terrestre.

Mais cette belle cohérence a un revers. Théia venait d'un autre endroit, et sa signature isotopique aurait dû perturber nettement le tableau. Or on ne la retrouve pas. Le modèle est donc affiné: la matière s'est mélangée plus complètement après l'impact qu'on ne le pensait au départ, ou Théia s'est formée à proximité à partir de la même matière. Le débat ne porte pas sur la collision elle-même, mais sur sa géométrie.

Une telle échelle est difficile à concevoir: nous n'avons pas d'image familière pour nous la représenter. Il peut être utile de ralentir et de regarder la Lune comme un morceau de roche que tu connais.