Collision lunaire : pourquoi la face cachée de la Lune est-elle plus “lourde” que celle qui nous fait face ?

Bien que nous ne puissions voir qu’une seule « face » de la Lune de notre point de vue ici sur Terre, l’autre face est en fait très différente. Les observations ont montré que le  » revers  » de la Lune a une croûte plus épaisse et une couche de matière supplémentaire par rapport au côté qui fait face à la Terre. Récemment, des simulations ont révélé une explication possible et explosive, un impact avec un énorme objet au début de la formation lunaire.

Les sondes spatiales GRAIL de la NASA ont passé un peu plus d’un an à faire le tour de la Lune, à déterminer la force de sa gravité et à étudier sa composition intérieure. Ces données ont montré une différence de structure marquée entre les côtés proche et lointain de notre satellite naturel.

Les différences de topographie, d’épaisseur de croûte et de distribution du thorium entre les faces proche et lointaine de la Lune sont claires dans ces images. L’étoile indique un point d’impact théorisé qui aurait engendré ces différences (JGR : Planets/Zhu et coll./AGU)

Une vieille hypothèse, tentant d’expliquer pourquoi la Lune est si asymétrique, est qu’à un moment donné dans son passé, elle est entrée en collision avec un grand objet, comme un astéroïde ou même une planète naine. Si la collision avait été assez importante et assez rapide, des fragments de la croûte lunaire auraient pu se détacher d’un côté et se déposer sur l’autre.

Avec les données de la mission GRAIL comme point de départ, l’équipe a utilisé des simulations informatiques d’impacts d’objets de différentes tailles et se déplaçant à différentes vitesses, pour découvrir quel scénario, le cas échéant, explique le mieux ces observations.

Après avoir effectué des simulations à 360°, l’équipe a identifié les scénarios qui se rapprochaient le plus de la structure réelle de la Lune. Le meilleur résultat était qu’un objet d’environ 780 km de large s’est écrasé sur le côté proche de la Lune à 22 500 km/h. Ou, un objet un peu plus petit, mesurant 720 km de large, aurait pu avoir un effet similaire s’il se déplaçait un peu plus vite, disons à 24 500 km/h.

Dans les deux cas, les simulations ont montré que les débris projetés de l’autre côté de la Lune ajouteraient de 5 à 10 km de matière sur la croûte terrestre. Et selon GRAIL, c’est tout ce qu’il y a là-bas.

Le processus de propagation de l’impact d’un grand objet de l’autre côté de la Lune dans le scénario proposé (JGR : Planètes/Zhu et coll. 2019/ AGU)

L’épaisseur de la croûte n’est pas la seule preuve de cette théorie. La Lune contient des quantités beaucoup plus élevées de certains isotopes du potassium, du phosphore et du tungstène que la Terre, ce qui ne devrait pas être le cas si les deux objets avaient la même origine, comme on le croit. Ces éléments supplémentaires pourraient provenir de l’impacteur lui-même, suggère l’équipe.

Comme toute science traitant d’un lointain passé, de l’astrophysique et des simulations informatiques, cette question est loin d’être réglée. Mais cela reste quand même une théorie fascinante.

L’étude publiée dans Journal of Geophysical Research: Planets : Are the Moon’s nearside‐farside asymmetries the result of a giant impact? et présentée sur le site de l’American Geophysical Union : Giant impact caused difference between Moon’s hemispheres.