Un physicien, un chimiste et un mathématicien entrent dans un bar. Cela ressemble au début d’une mauvaise blague, mais dans mon cas, c’était le début d’une idée qui pourrait remodeler la façon dont les scientifiques envisagent l’histoire de la Lune.
Nous étions tous les trois intéressés par la Lune, mais sous des angles différents : En tant que géophysicienj’ai pensé à son intérieur ; Thorsten Kleine étudié sa chimie; et Alessandro Morbidelli je voulais savoir ce que la formation de la lune pouvait nous apprendre comment les planètes ont été assemblées Il y a 4,5 milliards d’années.
Lorsque nous nous sommes réunis pour discuter de l’âge réel de la lune, il s’est avéré crucial d’avoir ces multiples perspectives.
Comment s’est formée la lune ?
À un conférence à Hawaï À la fin des années 1980, un groupe de scientifiques a résolu le problème de la formation de la Lune. Leurs recherches suggèrent qu’un Un objet de la taille de Mars s’est écrasé sur la Terre primitivelarguant de la matière fondue dans l’espace. Cette matière brillante s’est fusionnée dans le corps maintenant appelé la lune.
Cette histoire explique beaucoup de choses. D’une part, la lune a très peu matériau qui s’évapore facilementcomme l’eau, car elle a commencé sa vie en fusion. Il n’a qu’un petit noyau de fercar elle s’est formée principalement à partir de la partie externe de la Terre, qui contient très peu de fer. Et il a une croûte flottante de couleur blanche faite de minéraux qui flottaient à la surface alors que la lune en fusion se solidifiait.
La Lune rougeoyante nouvellement formée était initialement très proche de la Terre, à à peu près la distance sur lesquels gravitent les satellites de télévision. La première lune aurait soulevé de gigantesques marées sur la Terre primitive, qui elle-même était en grande partie en fusion et tournait rapidement.
Ces marées ont pris l’énergie de la rotation de la Terre et en ont transféré une partie vers l’orbite de la Lune, éloignant lentement la Lune de la Terre et ralentissant ainsi la rotation de la Terre. Ce mouvement se poursuit aujourd’hui : la Lune s’éloigne toujours de la Terre à environ deux pouces par an.
À mesure que la Lune s’éloignait, elle passait par des points particuliers où son orbite était temporairement perturbée. Ces perturbations orbitales constituent une composante importante de son histoire et constituent un élément clé de notre hypothèse.
Quand la lune s’est-elle formée ?
Le moment où la Lune s’est réellement formée et s’est éloignée de la Terre est une question épineuse.
Grâce aux astronautes d’Apollo, les scientifiques ont collection de roches lunaires dont ils peuvent mesurer l’âge. Les roches les plus anciennes ont tous environ 4,35 milliards d’annéessoit environ 200 millions d’années après naissance du système solaire.
De nombreux géochimistes, comme mon collègue Thorsten Kleine, ont suggéré (non déraisonnablement) que l’âge de ces roches était le même que celui de la lune.
Mais des gens comme Alessandro Morbidelli, qui étudie la formation des planètes, n’ont pas beaucoup aimé cette réponse. Dans leurs modèles, les planètes ont balayé la majeure partie de la matière flottant autour du premier système solaire. bien avant que 200 millions d’années ne se soient écoulées. Un impact géant formant une lune aussi tard que le suggéraient les échantillons de roche semblait plutôt improbable.
Qu’avons-nous suggéré ?
C’est là que Kleine, Morbidelli et moi sommes intervenus. Nous avons suivi sur une suggestion d’une étude de 2016 selon laquelle la lune pourrait occasionnellement ressentir événements de chaleur extrême au cours de son lent voyage vers l’extérieur depuis la Terre.
Ce réchauffement se produit de la même manière que celui sur Jupiter. lune hyperactivement volcanique Io. La forme du corps plus petit est comprimée et étirée par les marées du grand corps. Et tout comme une balle en caoutchouc se réchauffe si vous la pressez suffisamment, les rochers d’Io et de la lune aussi.
Toutes les roches contiennent de petites horloges internes, des éléments radioactifs qui se désintègrent et permettent aux chercheurs de dis quel âge a le rocher. Mais voici le point clé : si la lune se réchauffait suffisamment, ses horloges perdraient leur mémoire et ne commenceraient à enregistrer l’heure qu’une fois la lune refroidie.
Ainsi, sur cette image, l’empilement de roches âgées d’environ 4,35 milliards d’années ne nous indique pas quand la lune s’est formée, mais juste quand elle a traversé cet événement de réchauffement de marée. Cela signifie que la formation de la lune a dû avoir lieu plus tôt.
Une date de formation précoce satisfait les physiciens qui étudient la formation des planètes, tout en expliquant que la datation plus tardive enregistrée sur les roches est due à la réchauffement par marée.
Et ensuite ?
Comme cela arrive souvent en science, deux groupes ont simultanément eu une idée similaire. Notre groupe s’est concentré sur un événement de réchauffement des marées survenu lorsque la Lune était assez éloignée de la Terre, tandis que les recherches de Steve Desch à l’Arizona State University souligne un événement qui s’est produit quand la lune était plus proche. Déterminer laquelle de ces deux hypothèses est juste prendra un certain temps – et peut-être qu’aucune des deux n’est correcte.
Pour tester ces hypothèses, il faudra davantage d’échantillons provenant de la Lune. Heureusement, La mission chinoise Chang’e 6 vient de rapporter des échantillons de la face cachée de la Lune en juin 2024. Si ces échantillons montrent également de nombreuses roches ayant toutes des âges d’environ 4,35 milliards d’années, cela serait cohérent avec notre histoire. Si les âges sont beaucoup plus anciens, nous devrons inventer une nouvelle histoire.
Très souvent, en sciences de la terre et des planètes, les géochimistes et géophysiciens se retrouvent avec hypothèses différentes et contradictoires. Cela se produit en partie parce que ces domaines utilisent différents types de mesures, mais aussi parce qu’ils parlent des langages scientifiques très différents. Surmonter cette barrière linguistique est difficile.
Notre étude est un exemple de la façon dont, parfois, combler ce fossé linguistique et scientifique peut profiter aux chercheurs des deux côtés.
Cet article est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lire le article original.