Le scénario express:

Jadis détentrice de pouvoirs surnaturels auprès des sorcières, depuis toujours chère aux poètes, la Lune a troqué ces dernières années son statut de corps inutile et beau contre celui d'un astre sans qui rien n'aurait pu être comme aujourd'hui... Il y a cinq ans, à la lumière de calculs sophistiqués, elle a été propulsée au rang de redresseur d'axe terrestre, garante de la stabilité du globe, et donc contribuant à l'émergence de la vie. C'est dire la responsabilité qui lui incombe dans le bon déroulement de la mécanique céleste. Du coup, de nombreux scientifiques se sont penchés de nouveau sur son histoire, précisant les circonstances de sa naissance et les modalités de sa formation. Ils aboutissent à de surprenantes révélations : fille d'une collision entre la Terre et une planète d'au moins la taille de Mars, la Lune se serait formée en très peu de temps. Un million d'années, cent mille ans ? pourrait?on demander, en familier des durées géologiques. Moins de dix ans, voire même un an, répondent certains chercheurs...

À l'origine de cette étonnante hypothèse, il y a la demi?tonne d'échantillons lunaires rapportée au fil des missions Apollo. De quoi déterminer un âge moyen, une composition chimique et constituer un point de comparaison avec la Terre. Pour l'âge d'abord, ces échantillons renferment comme leurs homologues terrestres des éléments radioactifs dont la quantité diminue de manière régulière dans le temps. Ce qui permet de dater précisément la roche. Les géochimistes n'ont même que l'embarras du choix : la présence de plusieurs éléments radioactifs autorise le recoupement des mesures. La dernière tentative en date, fondée sur la quantité de tungstène transformée en hafnium, a sérieusement affiné les datations. La Lune affiche désormais un âge compris entre 4,5 et 4,52 milliards d'années ? ce qui suppose qu'elle s'est formée après la Terre, elle?même âgée de 4,6 milliards d'années. Du coup, on pense que notre planète était peut?être déjà différenciée, ressemblant au globe que l'on connaît aujourd'hui, avec un noyau de fer et de nickel enrobé d'un manteau de silicates. Cela permettrait du coup d'expliquer l'une des énigmes du Système solaire, à savoir l'extrême pauvreté de la Lune en métaux, lorsque l'on compare le satellite à sa planète mère.

Jusqu'ici, pour bâtir la genèse de notre satellite, les scientifiques redoublaient d'imagination, mais chacune de leurs théories se heurtait à un détail dont elle ne pouvait rendre compte. Il y eut d'abord l'hypothèse de la fission: la Lune était-elle issue de la Terre ? S'en était-elle détachée peu après sa formation, à la manière des éclaboussures qui jaillissent d'un liquide placé dans une centrifugeuse ? Le scénario supposait plusieurs conditions invraisemblables : une Terre très déformable, peu rigide et en rotation rapide, avec une durée de jour ne dépassant pas deux à trois heures. Difficile de concevoir par la suite un ralentissement conséquent pour mener aux journées de vingt-quatre heures... Même si le modèle pouvait se targuer d'expliquer la composition chimique de la Lune, comparable dans ce cas aux couches superficielles terrestres, pauvres en métaux. D'autres chercheurs ont proposé que la Lune s'était formée loin de la Terre et qu'elle avait été capturée à l'occasion d'un passage au voisinage de celle-ci. Or, cette capture n'aurait été possible que si la Lune avait sérieusement ralenti à proximité de la planète. Du coup, le scénario ressemble un peu à une construction ad hoc. Reste enfin la troisième hypothèse, resurgie ces dernières années et qui, moyennant quelques aménagements, rendrait compte des particularités des deux corps. Cette troisième possibilité est celle d'une collision entre la Terre et un autre corps, engendrant un halo de débris et de poussière à partir duquel se serait formée la Lune. Reste à savoir quel genre de subtilités il faut introduire dans ce modèle pour le hisser au rang de favori.

Inutile déjà de s'encombrer d'un papier et d'un crayon. Le système est riche en détails, les mécanismes qui y interviennent sont multiples et complexes. Il faut donc avoir recours aux simulations informatiques et retracer comme dans un jeu vidéo réaliste les conséquences d'une collision entre la Terre et un autre corps céleste. Sauf que là, chaque détail compte beaucoup : pas assez de débris et notre satellite sera trop petit. Le bolide arrive-t-il sur le côté ? L'axe de la Terre sera modifié ! Bref, une histoire de dosage et de doigté. "On commence par décortiquer le problème en quatre étapes, explique Dominique Saute, du département de mathématiques de l'université de Namur, en Belgique. La première concerne la collision entre la Terre et un autre corps. Ce sont les caractéristiques de cette collision qui sont susceptibles de changer, pour le coup, la face du monde. Il faut que la masse des débris qui retombent au-delà de la limite de Roche "' de la Terre soit au minimum équivalente à la masse de la Lune. Car toute la poussière qui se retrouvera en deçà de cette limite finira par retomber sur Terre".À ce compte, un seul bolide suffirait-il ? Tout dépend de la vitesse à laquelle s'effectue l'impact. "Si la vitesse est faible, toute la poussière créée par l'impact ne s'égare pas bien loin. Elle se trouve en deçà de la limite de Roche et retombe sur Terre. D'autre part, on estime qu'il faut une collision avec un corps avant au minimum la masse de la planète Mars"' pour qu'une quantité de poussière suffisante (soit au moins une masse lunaire) se place à la bonne distance. Cette quantité ne représente que 5 à 10 % des débris éjectés. " Ces conditions ainsi définies permettent-elles de comprendre la composition chimique de la Lune ? "Oui, si l'on suppose qu'au moment de l'impact les deux corps étaient déjà bien différenciés, avec un noyau métallique déjà formé et un manteau silicaté, et que l'impact a été superficiel. Alors on comprend le déficit en métaux de la Lune. "

À la fin de cette première étape délicate, la jeune Terre est entourée d'un halo de poussières. Une coquille de débris, dont chacun a remporté un peu de l'énergie de l'impact, et se trouve donc en rotation rapide autour du globe. Peu à peu au cours du temps, à l'image d'un matériau morcelé placé en centrifugeuse, les débris vont se répartir selon un anneau grossièrement situé dans le plan de l'équateur terrestre. "À la fin de cette étape, nous voilà donc avec une Terre entourée par un objet qui ressemble à l'anneau de Saturne. " Un disque de 3 à 4 rayons terrestres dans lequel se déplacent des milliers de fragments, tous animés de vitesses différentes et donc en perpétuelle collision les uns avec les autres. "Au départ, les vitesses étant élevées, les fragments explosent et s'éparpillent à chaque collision. Puis, au fur et à mesure des chocs, les vitesses diminuent, ce qui favorise l'accrétion des corps. À la fin de cette étape, deux scénarios sont encore plausibles. Soit il reste dix à vingt corps de 100 à 500 km, soit il reste 1000 à 2 700 particules et fragments dont la masse peut varier entre un cent millième et un dixième de la masse actuelle de la Lune. " Enfin, la dernière étape concerne l'accrétion de ces planétoïdes - des prélunes - en un objet unique. "C'est un problème mathématique complexe car on est en mesure de suivre chaque objet individuellement. IL faut alors tenir compte de l'attraction gravitationnelle exercée sur chaque corps. Tiraillées par des effets de marées, ces prélunes vont se rapprocher ou s'éloigner. Mais quelle que soit la configuration de départ, on arrivera à un seul objet, placé entre 2,6 et 4,6 rayons terrestres. C'est-à-dire un peu au-delà de la limite de Roche, là où l'accrétion est la plus rapide. C'est donc probablement là que la Lune s'est formée en tant que telle. Or, aujourd'hui à cause des effets de marées du système Terre-Lune, cette dernière est à plus de 60 rayons terrestres. Il est vrai qu'elle s'éloigne pogressivement de la Terre. Mais le résultat le plus surprenant de ces simulations est le temps de formation de la Lune à partir de ces prélunes : au bout d'à peu près un an, indifféremment. "Un temps incroyablement court et qui se trouve pourtant confirmé par plusieurs équipes, dont celle du Japonais Shigeru Ida, de l'Institut de technologie de Tokyo, et de l'Américaine Robin Canup, de l'université du Colorado. Leurs vingt-sept simulations numériques ont abouti au même résultat : le temps d'accrétion de la Lune à partir des prélunes tourne toujours autour d'un an. Et quid du temps écoulé depuis la collision ? "Moins de dix ans auront été nécessaires, après l'impact, pour former notre satellite ", affirme Dominique Spaute. Ce temps record étonne et laisse perplexe. Si la Lune est aussi facile à former, pourquoi la Terre n'est-elle entourée que d'un seul satellite ? "Dans cette affaire, la difficulté principale consiste à expliquer comment un corps a pu se trouver aussi près de la Terre de manière à rentrer inévitablement en collision avec elle. " L'astre "impactant", comme il est courant de l'appeler dans le jargon des spécialistes, n'a donc pas encore révélé tout son mystère. Si l'on connaît sa masse, entre une à trois fois celle de Mars, on ignore encore tout de son lieu de naissance et de ses capacités à migrer à travers l'espace. Dans ce cas, expliquer l'origine de la Lune revient à comprendre les circonstances qui ont présidé aux collisions dans la prime jeunesse du Système solaire. Une manière de déplacer élégamment le problème…