Une nouvelle étude révèle l'origine de Théia, la protoplanète qui a percuté la Terre il y a 4,5 milliards d'années pour former la Lune. Grâce à l'analyse d'isotopes, des chercheurs suggèrent que Théia n'était pas un corps étranger mais un voisin direct de notre planète, né encore plus près du Soleil.
L'idée d'un impact colossal pour expliquer la naissance de notre satellite n'est pas nouvelle. L'hypothèse de l'impact géant est le modèle le plus largement accepté depuis les années 1970.
Selon ce scénario, une protoplanète nommée Théia aurait heurté la Terre primitive, pulvérisant les deux corps et projetant une immense quantité de débris en orbite. Ces débris se seraient ensuite agglomérés pour former la Lune. Pourtant, un détail a toujours troublé les scientifiques : une similitude chimique déroutante entre la Terre et la Lune, bien plus forte que ce que les modèles prévoyaient.
Une autopsie cosmique par les isotopes
Pour percer ce mystère, une équipe de chercheurs du Max Planck Institute for Solar System Research et de l'Université de Chicago a mené une véritable autopsie cosmique.
Ils ont analysé avec une précision inédite les isotopes de plusieurs métaux, notamment le fer, le molybdène et le zirconium, dans des roches terrestres et lunaires.
Simulation de la formation de la Lune après l'impact de Theia avec la Terre
Les isotopes, des versions d'un même élément avec un nombre de neutrons différent, n'étaient pas répartis uniformément dans le disque protoplanétaire primordial. Leurs ratios agissent donc comme de véritables signatures chimiques, traçant l'origine géographique d'un corps céleste.
En examinant des échantillons de la Lune ramenés par les missions Apollo et des roches terrestres, les scientifiques ont confirmé ce que des analyses antérieures sur d'autres éléments laissaient déjà entrevoir : les compositions isotopiques des deux astres sont pratiquement indiscernables.
Si la Lune est majoritairement issue de Théia, comment peut-elle être le jumeau chimique de la Terre ?
Remonter le temps pour reconstruire une planète
Face à cette énigme, les scientifiques ont opté pour une approche d'ingénierie planétaire inversée. En connaissant le résultat final, c'est-à-dire la composition actuelle de la Terre et de la Lune, ils ont utilisé des modèles informatiques pour calculer les mélanges possibles de matériaux qui auraient pu y conduire. Leur objectif : reconstituer la fameuse « liste d'ingrédients » de Theia.
Cette méthode s'appuie sur le comportement différent des éléments lors de la formation planétaire. Des métaux comme le fer et le molybdène ont tendance à migrer vers le centre pour former le noyau.
Le fer que l'on trouve aujourd'hui dans le manteau terrestre a donc dû être arrivé plus tardivement, probablement livré par l'impacteur. À l'inverse, le zirconium est resté dans le manteau, témoignant de toute l'histoire de la formation de notre planète, depuis ses premiers instants jusqu'à sa collision avec Théia.
Un voisin né au cœur du Système Solaire
Les calculs ont écarté de nombreux scénarios. Le scénario le plus convaincant est que la majorité des matériaux de la jeune Terre et de Théia proviennent de la même région interne du disque protoplanétaire.
Leurs signatures chimiques sont si proches parce qu'elles étaient voisines. Plus encore, l'analyse suggère que Théia se serait formée à partir de matériaux jusqu'alors inconnus, encore plus proches du Soleil que ceux qui ont bâti la Terre.
Théia n'était donc pas une étrangère venue des confins glacés, mais une sœur de la Terre, assemblée à partir de la même poussière originelle. Cet accident cosmique a profondément remodelé notre planète et, par extension, l'histoire de notre Système Solaire.
L'impact aurait non seulement créé la Lune, mais aussi potentiellement stabilisé l'axe de rotation de la Terre, un facteur clé pour le développement d'une stabilité climatique à long terme propice à l'émergence de la vie.
