Une étude suggère que la Lune est plus de 100 millions d’années plus ancienne que ce que les roches collectées à sa surface indiquent. Les vestiges de ce passé lointain auraient notamment été « effacés » par de puissants effets de marée survenus peu de temps après sa formation, qui ont profondément remodelé sa surface et masqué son âge réel. Cela pourrait expliquer l’écart entre les âges déduits des différentes techniques de datation.
D’après la théorie conventionnelle, la Lune s’est formée à la suite de la collision entre la Terre primitive et une protoplanète de la taille de Mars appelé Théia – un événement connu sous le nom « d’impact géant ». Après cet impact, la surface de la Lune aurait été entièrement recouverte d’un océan de magma qui s’est progressivement refroidi et s’est solidifié. Pour estimer l’âge de la Lune, les géochimistes ont daté les échantillons de ce magma cristallisé collectés par les missions Apollo et d’autres missions lunaires. Les analyses des isotopes radioactifs contenus dans les roches ont indiqué un âge de 4,35 milliards d’années, ce qui est relativement jeune. À titre de comparaison, le système solaire s’est formé il y a environ 4,6 milliards d’années, soit 250 millions d’années plus tôt.
Cependant, la datation basée sur les échantillons de zircon, un minéral composé de silicate de zirconium et particulièrement résistant à la dégradation du temps, indique un âge oscillant autour de 4,53 milliards d’années. Cela concorde avec les résultats de simulations informatiques suggérant qu’une collision suffisamment importante pour créer la Lune n’aurait pas pu avoir lieu un quart de milliard d’années après la formation du système solaire. Bien que les impacts cosmiques géants aient été fréquents dans le système solaire primitif, les modélisations dynamiques suggèrent que la plupart des roches massives à l’origine des collisions géantes ont été « absorbées » par des objets plus grands il y a environ 4,4 milliards d’années.
La nouvelle étude récemment publiée dans la revue Nature propose une explication à ces résultats contradictoires. L’équipe suggère que la surface de la Lune a été profondément remodelée peu de temps après sa formation, il y a 4,35 milliards d’années, ce qui aurait masqué son âge réel. « Nous ne cherchons pas vraiment à bouleverser les idées reçues, mais plutôt à réconcilier des hypothèses contradictoires », explique Francis Nimmo de l’Université de Californie, à Santa Cruz, l’auteur principal de la recherche, à Space.com. « Les dynamistes veulent une Lune ‘vieille’ et les géochimistes veulent une Lune ‘jeune ‘. Notre suggestion peut satisfaire les deux », indique-t-il.
Un « lifting » masquant l’âge réel de la Lune
D’après les chercheurs, le remodelage de la surface de la Lune serait dû à de puissants effets de marée provoqués par l’attraction gravitationnelle de la Terre. En effet, après sa formation, la Lune se situait sur une orbite plus proche de la Terre avant de migrer progressivement vers une orbite plus large et plus elliptique. L’attraction gravitationnelle que la Terre exerçait sur elle était donc beaucoup plus élevée que celle actuelle. Les effets de marée qui en ont résulté auraient réchauffé la Lune de sorte que son manteau est partiellement entré en fusion pendant plusieurs millions d’années.
Cette refonte aurait considérablement modifié sa surface, un « lifting » réinitialisant l’âge géologique de la plupart des minéraux présents et masquant son âge réel. Cela expliquerait pourquoi la majorité des échantillons lunaires semblent dater de 4,35 milliards d’années (à l’exception des zircons). « On ne peut pas nécessairement utiliser les âges enregistrés par les roches pour savoir quand la Lune s’est formée », affirme Nimmo. Cela expliquerait également pourquoi il existe moins de cratères d’impacts lunaires primitifs que ce que l’on pourrait s’y attendre : ils auraient été « effacés » par le remodelage.
« Nous montrons que la Lune a subi suffisamment de réchauffement et de fusion par marée pour réinitialiser les âges de formation de la plupart des échantillons lunaires, tout en conservant une forme figée antérieure et de rares zircons formés plus tôt », indiquent les chercheurs dans leur document.
À noter que Io, l’une des lunes de Jupiter et le corps le plus volcanique du système solaire, subit des effets de marée similaires à celles que la Lune aurait pu connaître peu de temps après sa formation – remodelant constamment sa surface. D’après les modélisations informatiques de l’équipe, cet effet de remodelage suggère que la Lune s’est formée environ 80 millions d’années après la formation du système solaire, repoussant ainsi son âge réel d’environ 100 millions d’années par rapport aux précédentes estimations.
En prochaine étape, l’équipe prévoit d’effectuer des simulations plus complexes et plus réalistes afin de déterminer avec précision les effets du réchauffement dû aux marées sur la géologie lunaire. Les chercheurs espèrent également déceler davantage d’informations en analysant les échantillons de la face cachée de la Lune ramenés par la mission Chang’e 6.