Depuis une quinzaine d'années, la majorité des chercheurs s'accordent à penser que la Lune est née à la suite d'une collision cataclysmique entre la Terre en formation et un immense boulet céleste. Les débris de l'accident, placés en orbite autour notre planète, se seraient ensuite accrétionnés pour former la Lune.

Quelle est la taille de ce projectile? Avec quel angle a-t-il percuté la Terre? Quelle taille avait cette dernière lors de la collision? Pour le savoir, les chercheurs simulent des impacts spatiaux à l'aide de modèles informatiques toujours plus performants. Le dernier en date, publié ce jeudi dans la revue Nature, rajeunit la fameuse collision. Selon deux chercheurs américains, c'est une Terre presque entièrement formée qui aurait été percutée par un objet de la taille de Mars.

Fabriquer la Lune à partir d'un impact géant est plus complexe qu'il n'y paraît. Premièrement, il faut que la collision mette beaucoup de débris en orbite, au minimum la masse de la Lune. Deuxième contrainte: il faut que le choc puisse engendrer une Lune avec la bonne vitesse de rotation. Et enfin, la matière éjectée doit correspondre aux compositions chimiques de la Terre et de son satellite.

La question du fer

Or ce dernier contient anormalement peu de fer, dix fois moins que les planètes telluriques connues. «La collision a donc dû être tangente, explique Willy Benz, professeur de physique à l'Université de Berne. Elle n'a arraché que des fragments de l'écorce et du manteau terrestres, mais a épargné le cœur riche en fer. De même, il faut que le cœur du projectile reste piégé dans la Terre et ne s'envole pas en orbite.»

Pour obéir à toutes ces contraintes, les anciens modèles avaient conclu que la collision avait touché une Terre juvénile, qui n'avait que les deux tiers de sa taille actuelle. Restait un problème: la Lune, toute proche de cette Terre encore en croissance, aurait aussi continué de recevoir du matériel, bien sûr riche en fer. Ce qu'on n'observe pas.

Le nouveau modèle présenté aujourd'hui résout cette question, puisqu'il fait survenir l'impact alors que la Terre avait quasiment atteint sa taille actuelle. Mais il pose un nouveau problème. Un géochimiste zurichois – qui a mesuré les proportions relatives de deux isotopes du tungstène et du hafnium – assure que la collision a eu lieu avec une Terre juvénile, qui a dû être ensemencée par la suite par des isotopes venus du ciel. Qui a raison? Le modèle unificateur reste à trouver.