Principal AstronomieCombien de lunes de la Terre se sont écrasées sur la planète?

Combien de lunes de la Terre se sont écrasées sur la planète?

Astronomie : Combien de lunes de la Terre se sont écrasées sur la planète?

Pendant des décennies, les scientifiques se sont demandés comment la Terre avait acquis son seul satellite, la Lune. Alors que certains ont prétendu qu'il s'était formé à partir de matériaux perdus par la Terre à cause de la force centrifuge ou avait été capturé par la gravité terrestre, la théorie la plus largement acceptée est que la Lune s'est formée il y a environ 4, 5 milliards d'années lorsqu'un objet de la taille de Mars (appelé Theia) est entré en collision avec une proto-Terre (alias l'hypothèse de l'impact géant).

Cependant, comme la proto-Terre a connu de nombreux impacts géants, plusieurs lunes devraient s’être formées en orbite autour de lui au fil du temps. La question se pose donc de savoir ce qui est arrivé à ces lunes? Soucieux de répondre à cette question, une équipe de scientifiques internationaux a mené une étude dans laquelle ils suggéraient que ces «moonlets» auraient pu finalement s'écraser sur la Terre, ne laissant que celle que nous voyons aujourd'hui.

L’étude, intitulée «Moonfalls: Collisions entre la Terre et ses anciennes lunes», a récemment été mise en ligne et a été acceptée pour publication dans les Notices mensuelles de la Royal Astronomical Society. L’étude était dirigée par Uri Malamud, stagiaire postdoctoral de l’Institut israélien de technologie Technion, et comprenait des membres de l’Université de Tübingen (Allemagne) et de l’Université de Vienne.

Dans le cadre de leur étude, le Dr Malamud et ses collègues - le professeur Hagai B. Perets, le Dr Christoph Schafer et M. Christoph Burger (étudiant au doctorat) - ont examiné ce qui se passerait si la Terre, dans sa forme la plus ancienne, avait multiples impacts géants antérieurs à la collision avec Theia. Chacun de ces impacts aurait potentiellement pu former un "clairon" de masse sous-lunaire qui aurait interagi par gravité avec la proto-Terre, ainsi que tout éventuel groupe de lunettes préalablement formées.

En fin de compte, cela aurait entraîné des fusions lune-lune, les lunes ayant été éjectées de l'orbite terrestre ou les lunes tombant sur la Terre. En fin de compte, le Dr Malamud et ses collègues ont choisi d'étudier cette dernière possibilité, celle-ci n'ayant pas encore été explorée par des scientifiques. De plus, cette possibilité pourrait avoir un impact considérable sur l'histoire et l'évolution géologique de la Terre. Comme Malamud l'a indiqué à Univers Today aujourd'hui par courrier électronique:

«Dans la compréhension actuelle de la formation des planètes, les dernières étapes de la croissance des planètes terrestres ont été provoquées par de nombreuses collisions géantes entre des embryons planétaires. De telles collisions forment des disques de débris importants, qui peuvent à leur tour devenir des lunes. Comme nous l'avons suggéré et souligné dans le présent article et dans nos articles précédents, compte tenu de la fréquence de telles collisions et de l'évolution des lunes, l'existence de plusieurs lunes et leurs interactions mutuelles entraîneront des chutes de lune. C’est une partie inhérente et incontournable de la théorie actuelle de la formation des planètes. »

Cependant, étant donné que la Terre est une planète géologiquement active et que son atmosphère épaisse conduit à une altération naturelle et à l'érosion, la surface change radicalement avec le temps. En tant que tel, il est toujours difficile de déterminer les effets d'événements survenus au cours des premières périodes de la Terre, à savoir le Hadean Eon, qui a commencé il y a 4, 6 milliards d'années avec la formation de la Terre et s'est achevé il y a 4 milliards d'années.

Conception artistique d'astéroïdes ou de comètes transportant de l'eau sur une proto-Terre. Crédit: Centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian

Pour vérifier si de multiples impacts auraient pu avoir lieu au cours de cet Eon, entraînant la formation de clairons qui finiraient par tomber sur Terre, l'équipe a mené une série de simulations hydrodynamiques à particules lisses (SPH). Ils ont également pris en compte une gamme de masses lunaires, d'angles d'impact de collision et de vitesses de rotation initiales proto-Terre. Fondamentalement, si les clairons étaient tombés sur Terre par le passé, la vitesse de rotation de la proto-Terre aurait été modifiée, ce qui aurait entraîné une période de rotation sidérale de 23 heures, 56 minutes et 4, 1 secondes.

En fin de compte, ils ont trouvé des preuves que, même si les impacts directs d'objets volumineux n'étaient pas probables, un certain nombre de collisions avec les marées auraient pu avoir lieu. Celles-ci auraient provoqué le rejet de matières et de débris dans l’atmosphère, qui auraient formé de petits clairons qui auraient alors interagi les uns avec les autres. Comme Malamud l'a expliqué:

«Nos résultats montrent toutefois que dans le cas d’une chute lunaire, la répartition du matériau de la chute lunaire n’est pas uniforme sur la Terre et que de telles collisions peuvent donc donner lieu à des asymétries et à des inhomogénéités de composition. Comme nous le verrons dans le document, il existe en fait des preuves possibles de ce dernier problème - les chutes de lune peuvent potentiellement expliquer les hétérogénéités isotopiques d'éléments hautement sidérophiles dans les roches terrestres. En principe, une collision lunaire peut également produire une structure à grande échelle sur la Terre, et nous avons supposé qu'un tel effet aurait pu contribuer à la formation du plus ancien super-continent de la Terre. Cet aspect, cependant, est plus spéculatif et difficile à confirmer directement, étant donné l’évolution géologique de la Terre depuis ces premiers temps. »

Cette étude étend efficacement l'hypothèse actuelle et largement répandue de Giant Impact. Conformément à cette théorie, la Lune s'est formée au cours des 10 à 100 millions d'années du Système solaire, lorsque les planètes terrestres se formaient encore. Aux dernières étapes de cette période, on pense que ces planètes (Mercure, Vénus, Terre et Mars) se sont développées principalement par l’impact de gros embryons planétaires.

Représentation artistique de deux corps rocheux en collision. Une telle collision est la source la plus probable de poussière chaude dans le système HD 131488. Crédit: Lynette Cook pour l'Observatoire Gemini / AURA

Depuis lors, on pense que la Lune a évolué en raison des marées réciproques de la Terre et de la Lune, migrant vers son emplacement actuel, où elle se trouve depuis. Cependant, ce paradigme ne prend pas en compte les impacts qui ont eu lieu avant l’arrivée de Theia et la formation du seul satellite de la Terre. En conséquence, le Dr Malamud et ses collègues affirment qu’il est déconnecté de l’image plus générale de la formation de la planète terrestre.

En prenant en compte les collisions potentielles antérieures à la formation de la Lune, les scientifiques pourraient prétendre avoir une image plus complète de la façon dont la Terre et la Lune ont évolué au fil du temps. Ces résultats pourraient également avoir des implications en ce qui concerne l'étude d'autres planètes et lunes solaires. Comme M. Malamud l'a indiqué, il existe déjà des preuves convaincantes que les collisions à grande échelle ont eu une incidence sur l'évolution des planètes et des lunes.

"Sur d'autres planètes, nous voyons des preuves d'impacts très importants qui ont produit des caractéristiques topographiques à l'échelle de la planète, telles que la dichotomie dite Mars et éventuellement la dichotomie de la surface de Charon", a-t-il déclaré. «Celles-ci ont dû résulter d'impacts à grande échelle, mais suffisamment petits pour rendre les caractéristiques de la planète sous-globales. Les Moonfalls sont les géniteurs naturels de tels impacts, mais on ne peut pas exclure d'autres impacts importants d'astéroïdes qui pourraient produire des effets similaires. ”

Il est également possible que de telles collisions se produisent dans un avenir lointain. Selon les estimations actuelles de sa migration, la lune de Mars, Phobos, finira par percuter la surface de la planète. Bien que faible comparé aux impacts qu'auraient créé les clairons et la lune autour de la Terre, cette éventuelle collision est une preuve directe que les chutes de lune ont eu lieu dans le passé et se reproduiront à l'avenir.

En bref, l’histoire du système solaire primitif a été violente et cataclysmique, avec de nombreuses créations résultant de puissantes collisions. En ayant une image plus complète de la manière dont ces événements d’impact ont affecté l’évolution des planètes terrestres, nous pouvons mieux comprendre comment se sont formées les planètes qui portent la vie. Ceci, à son tour, pourrait nous aider à localiser de telles planètes dans des systèmes extra-solaires.

Lectures supplémentaires: arXiv

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