Comment la Lune s’est formée : impact de Théia et simulations SwRI

La Lune a peut-être pris forme en cinq heures. C’est la conclusion la plus frappante d’une étude publiée le 1^er septembre 2026 dans The Astrophysical Journal Letters par une équipe du Southwest Research Institute (SwRI) et de l’université d’Arizona.

Cinq heures, là où les modèles classiques décrivaient une lente accrétion.

Ce délai n’a rien d’anecdotique pour qui vit près d’une côte. La Lune règle les marées de la Manche et de l’Atlantique, dont le marnage atteint une quinzaine de mètres dans la baie du Mont-Saint-Michel lors des plus grandes marées. Comprendre sa naissance revient à comprendre l’origine d’un phénomène que des millions de Français observent chaque jour.

Le scénario de 2001 et son angle mort

Il y a environ 4,5 milliards d’années, un corps de la taille de Mars, baptisé Théia, aurait percuté la jeune Terre. Dans le scénario issu de l’article fondateur de 2001, signé de Robin Canup (SwRI) et d’Erik Asphaug (université d’Arizona), l’impact détruit Théia et projette ses restes en orbite. Ce disque de débris brûlants se refroidit ensuite et s’agrège peu à peu en Lune.

Pendant plus de vingt ans, les simulations ont reposé sur une même simplification. Puisque la collision devait fondre et vaporiser de vastes portions des deux astres, les auteurs ont traité Théia et la proto-Terre comme des fluides, sans résistance mécanique. L’hypothèse paraissait raisonnable, tant la force d’une roche semblait dérisoire face à une telle énergie. Asphaug estime aujourd’hui qu’il est temps de la reconsidérer.

Le calendrier, lui, reste flou. Les datations isotopiques situent la naissance de la Lune entre 30 et 200 millions d’années après celle de la Terre, soit une fenêtre de 170 millions d’années, à peu près le temps qui nous sépare du milieu du Jurassique.

Quand la roche refuse de couler

Adeene Denton, désormais postdoctorante au SwRI, a repris les calculs avec une version plus récente de l’hydrodynamique des particules lissées, la méthode SPH. Cette variante, développée à l’université d’Arizona et à l’université de Berne, intègre un modèle de résistance qui donne aux corps la rigidité attendue de roches et de métaux. Elle permet de tester ce que les anciennes simulations ne pouvaient pas voir.

Or la résistance d’un corps dépend avant tout de sa température.

Dans le scénario le plus chaud, une Lune intacte apparaît d’un seul bloc en cinq heures environ. Les deux astres étaient alors très jeunes, avec des surfaces molles ou en fusion qui ont amorti le choc et laissé les débris largement entiers. Avec d’autres températures, le résultat bascule vers le schéma classique, où Théia est détruite et où un vaste disque de débris donne naissance à la Lune. La coauteure Namya Baijal, doctorante dans l’équipe d’Asphaug, résume le constat : l’état géophysique de la Terre et de Théia pèse lourd dans l’issue de la collision.

Denton reconnaît que l’équipe ignorait si ces paramètres changeraient quoi que ce soit. Ils ont pesé davantage que prévu. Autrefois jugée négligeable, la géologie du corps qui s’écrase sur la Terre compte désormais parmi les variables du problème.

Un thermomètre pour dater l’impact

Cette sensibilité à la chaleur offre un outil inattendu. Un Théia chaud désignerait un impact précoce, tandis qu’un Théia froid et plus résistant renverrait à un scénario plus tardif. Lorsque l’hypothèse de l’impact géant a été formulée, les chercheurs pensaient d’ailleurs la collision survenue bien plus tard, à une époque où les corps auraient refroidi et se seraient fragilisés.

Le SwRI y voit une piste pour resserrer la fenêtre de 170 millions d’années évoquée plus haut. La température des deux protagonistes devient une signature qu’on pourrait confronter aux données géochimiques, au lieu de se fier aux seules masses et aux seules vitesses.

Reste un obstacle : personne ne connaît la température réelle des deux corps.

Une énigme chimique toujours ouverte

Le modèle doit encore expliquer pourquoi la Terre et la Lune se ressemblent autant chimiquement, alors que Théia était un corps distinct. Denton compare la Terre et la Lune à des jumeaux dizygotes, là où la Terre et Mars ne seraient que des frères et sœurs. Une explication possible veut que Théia et la proto-Terre se soient formées dans la même région du disque protoplanétaire, tandis que Mars, de composition différente, serait née plus loin.

Cette quête de précision ne date pas d’hier. Des travaux menés à l’université de Durham ont déjà modélisé l’impact environ 400 fois, avec jusqu’à cent millions de particules, contre quelques centaines de milliers à quelques millions dans les simulations habituelles, et avaient évoqué une formation en quelques heures. Le SwRI ajoute ici la dimension qui manquait, la résistance de la matière.

Les auteurs ne prétendent pas trancher. Cinq heures correspond au cas le plus extrême, celui où la Terre et Théia sont à leur maximum de chaleur, et d’autres températures donnent d’autres Lunes. Les prochaines simulations devront confronter ces scénarios aux signatures isotopiques mesurées dans les roches lunaires, dont celles rapportées par les missions Apollo.

Source : sciencepost.fr