Une collision pourrait avoir formé la Lune en quelques heures, révèlent des simulations –


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  • Il y a des milliards d’années, une version de notre Terre qui semble très différente de celle sur laquelle nous vivons aujourd’hui a été frappée par un objet de la taille de Mars, appelé Theia – et à partir de cette collision, la Lune s’est formée. Comment exactement cette formation s’est produite est un casse-tête scientifique que les chercheurs étudient depuis des décennies, sans réponse concluante.

    La plupart des théories prétendent que la Lune s’est formée à partir des débris de cette collision, fusionnant en orbite pendant des mois ou des années. Une nouvelle simulation propose une théorie différente – la Lune s’est peut-être formée immédiatement, en quelques heures, lorsque des matériaux de la Terre et de Theia ont été lancés directement en orbite après l’impact.

    « Cela ouvre une toute nouvelle gamme de points de départ possibles pour l’évolution de la Lune », a déclaré Jacob Kegerreis, chercheur postdoctoral au centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley en Californie, et auteur principal de l’article sur ces résultats publié dans Les lettres du journal astrophysique. « Nous nous sommes lancés dans ce projet sans savoir exactement quels seraient les résultats de ces simulations à haute résolution. Ainsi, en plus de la grande révélation que les résolutions standard peuvent vous donner des réponses trompeuses, il était très excitant que les nouveaux résultats puissent inclure un satellite ressemblant à la Lune en orbite. »

    Les simulations utilisées dans cette recherche sont parmi les plus détaillées de leur genre, fonctionnant à la résolution la plus élevée de toute simulation exécutée pour étudier les origines de la Lune ou d’autres impacts géants. Cette puissance de calcul supplémentaire a montré que les simulations à faible résolution peuvent passer à côté d’aspects importants de ces types de collisions, permettant aux chercheurs de voir de nouveaux comportements émerger d’une manière que les études précédentes ne pouvaient tout simplement pas voir.

    Un puzzle d’histoire planétaire

    Comprendre les origines de la Lune nécessite d’utiliser ce que nous savons sur la Lune – notre connaissance de sa masse, de son orbite et l’analyse précise d’échantillons de roches lunaires – et de proposer des scénarios qui pourraient conduire à ce que nous voyons aujourd’hui.

    Les théories qui prévalaient auparavant pourraient assez bien expliquer certains aspects des propriétés de la Lune, telles que sa masse et son orbite, mais avec quelques mises en garde majeures. Un mystère remarquable a été de savoir pourquoi la composition de la Lune est si similaire à celle de la Terre. Les scientifiques peuvent étudier la composition d’un matériau en fonction de sa signature isotopique, un indice chimique indiquant comment et où un objet a été créé. Les échantillons lunaires que les scientifiques ont pu étudier en laboratoire montrent des signatures isotopiques très similaires aux roches de la Terre, contrairement aux roches de Mars ou d’ailleurs dans le système solaire. Il est donc probable qu’une grande partie du matériau qui compose la Lune provient à l’origine de la Terre.

    Dans les scénarios précédents où Theia était pulvérisée en orbite et mélangée avec seulement un peu de matière de la Terre, il est moins probable que nous voyions des similitudes aussi fortes – à moins que Theia ne soit également isotopiquement similaire à la Terre, une coïncidence peu probable. Dans cette théorie, plus de matériau terrestre est utilisé pour créer la Lune, en particulier ses couches externes, ce qui pourrait aider à expliquer cette similitude de composition.

    D’autres théories ont été proposées pour expliquer ces similitudes de composition, telles que le modèle synestia – où la Lune se forme à l’intérieur d’un tourbillon de roche vaporisée à partir de la collision – mais celles-ci ont sans doute du mal à expliquer l’orbite actuelle de la Lune.

    Cette théorie de formation plus rapide et en une seule étape offre une explication plus propre et plus élégante pour ces deux problèmes en suspens. Cela pourrait également donner de nouvelles façons de trouver des réponses à d’autres mystères non résolus. Ce scénario peut mettre la Lune sur une large orbite avec un intérieur qui n’est pas complètement fondu, expliquant potentiellement des propriétés telles que l’orbite inclinée et la croûte mince de la Lune – ce qui en fait l’une des explications les plus séduisantes pour les origines de la Lune à ce jour.

    Pour se rapprocher de la confirmation de laquelle de ces théories est correcte, il faudra analyser les futurs échantillons lunaires ramenés sur Terre pour être étudiés par les futures missions Artemis de la NASA. Au fur et à mesure que les scientifiques auront accès à des échantillons provenant d’autres parties de la Lune et plus profondément sous la surface de la Lune, ils pourront comparer la façon dont les données du monde réel correspondent à ces scénarios simulés, et ce qu’ils indiquent sur l’évolution de la Lune au cours de son des milliards d’années d’histoire.

    Une origine partagée

    Au-delà du simple fait d’en savoir plus sur la Lune, ces études peuvent nous rapprocher de la compréhension de la façon dont notre propre Terre est devenue le monde porteur de vie qu’elle est aujourd’hui.

    « Plus nous en apprenons sur la naissance de la Lune, plus nous découvrons l’évolution de notre propre Terre », a déclaré Vincent Eke, chercheur à l’Université de Durham et co-auteur de l’article. « Leurs histoires sont entrelacées – et pourraient trouver un écho dans les histoires d’autres planètes modifiées par des collisions similaires ou très différentes. »

    Le cosmos est rempli de collisions – les impacts sont une partie essentielle de la formation et de l’évolution des corps planétaires. Sur Terre, nous savons que l’impact avec Theia et d’autres changements tout au long de son histoire font partie de la façon dont il a pu rassembler les matériaux nécessaires à la vie. Plus les scientifiques peuvent simuler et analyser ce qui est en jeu dans ces collisions, plus nous sommes préparés à comprendre comment une planète pourrait évoluer pour devenir habitable comme notre propre Terre.

    Cette recherche est un effort de collaboration entre Ames et l’Université de Durham, soutenu par le groupe de recherche sur l’impact géant planétaire de l’Institute for Computational Cosmology. Les simulations utilisées ont été exécutées à l’aide du code open-source SWIFT (SPH with Inter-Dependent Fine-grained Tasking), réalisé sur le service DiRAC (Distributed Research Utilizing Advanced Computing) Memory Intensive (« COSMA »), hébergé par l’Université de Durham au nom de l’installation de calcul haute performance DiRAC.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Centre de recherche NASA/Ames. Original écrit par Frank Tavares, Centre de recherche Ames de la NASA. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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