Selon l'hypothèse de l'impact géant, le système Terre-Lune a été créé il y a environ 4,5 milliards d'années lorsqu'un objet de la taille de Mars est entré en collision avec la Terre. Cet impact a conduit à la libération de quantités massives de matériaux qui ont finalement fusionné pour former la Terre et la Lune. Au fil du temps, la Lune s'est progressivement éloignée de la Terre et a repris son orbite actuelle.
Depuis lors, il y a eu des échanges réguliers entre la Terre et la Lune en raison des impacts sur leurs surfaces. Selon une étude récente, un impact qui s'est produit au cours de l'Eon Hadéen (il y a environ 4 milliards d'années) pourrait avoir été responsable de l'envoi du plus ancien échantillon de roche de la Terre sur la Lune, où il a été récupéré par le Apollo 14 astronautes.
L'étude, récemment publiée dans la revue Lettres de la Terre et des sciences planétaires, était dirigé par Jeremy Bellucci du Musée suédois d'histoire naturelle et comprenait des membres du Lunar and Planetary Institute (LPI), de plusieurs universités et du Center for Lunar Science and Exploration (CLSE), qui fait partie de la NASA's Solar System Exploration Research Institut virtuel.
Cette découverte a été rendue possible grâce à une nouvelle technique développée par l'équipe d'étude pour localiser les fragments d'impacteurs dans le régolithe lunaire. Le développement de cette technique a incité le Dr David A. Kring - le chercheur principal au CLSE et un scientifique de l'Association de recherche spatiale des universités (USRA) au LPI - à les mettre au défi de localiser un morceau de Terre sur la Lune.
L'enquête qui en a résulté les a amenés à trouver un fragment de roche de 2 g (0,07 oz) composé de quartz, de feldspath et de zircon. Les roches de ce type se trouvent couramment sur Terre, mais sont très inhabituelles sur la Lune. De plus, une analyse chimique a révélé que la roche s'est cristallisée dans un système oxydé et à des températures cohérentes avec la Terre pendant l'Hadéen; plutôt que la Lune, qui connaissait des températures plus élevées à l'époque.
Comme le Dr Kring l'a indiqué dans un récent communiqué de presse de l'IPV:
"C'est une découverte extraordinaire qui aide à brosser un meilleur portrait de la Terre primitive et du bombardement qui a modifié notre planète à l'aube de la vie."
Sur la base de leur analyse, l'équipe a conclu que la roche s'était formée dans l'Hadean Eon et avait été lancée depuis la Terre lorsqu'un gros astéroïde ou une comète a percuté la surface. Cet impact aurait largué des matériaux dans l'espace où ils sont entrés en collision avec la surface de la Lune, qui était alors trois fois plus proche de la Terre. Finalement, ce matériau rocheux s'est mélangé au régolithe lunaire pour former un seul échantillon.
L’équipe a également pu en apprendre beaucoup sur l’histoire du rock échantillon à partir de son analyse. D'une part, ils ont conclu que la roche s'est cristallisée à une profondeur d'environ 20 km (12,4 mi) sous la surface de la Terre entre 4,0. et il y a 4,1 milliards d'années, puis a été fouillée par un ou plusieurs grands événements d'impact qui l'ont envoyée dans l'espace cis-lunaire.
Cela est cohérent avec les recherches antérieures de l'équipe qui ont montré comment les impacts au cours de cette période - c'est-à-dire le bombardement lourd tardif (qui a eu lieu il y a environ 4,1 à 3,8 milliards d'années) - ont produit des cratères de milliers de kilomètres de diamètre, plus que suffisant pour éjecter du matériel de une profondeur de 20 km (12,4 mi) dans l'espace.
Ils ont en outre déterminé que plusieurs autres événements d'impact l'ont affecté une fois qu'il a atteint la surface lunaire. L'un d'eux a fait fondre partiellement l'échantillon il y a environ 3,9 milliards d'années et aurait pu l'enterrer sous la surface. Après cette période, la Lune a été soumise à des impacts plus petits et moins fréquents, et lui a donné la surface marquée aujourd'hui.
L'événement d'impact final qui a affecté cet échantillon s'est produit il y a environ 26 millions d'années, pendant la période paléogène sur Terre. Cet impact a produit le cratère conique de 340 m (1082 pi) de diamètre et a creusé la roche échantillon sur la surface lunaire. Ce cratère était le site d'atterrissage du Apollo 14 mission en 1971, où les astronautes de la mission ont obtenu des échantillons de roche à ramener sur Terre pour étude (qui comprenait la roche terrestre).
L'équipe de recherche reconnaît qu'il est possible que l'échantillon se soit cristallisé sur la Lune. Cependant, cela nécessiterait des conditions qui n'ont pas encore été observées dans les échantillons lunaires obtenus jusqu'à présent. Par exemple, l'échantillon aurait dû cristalliser très profondément à l'intérieur du manteau lunaire. De plus, la composition de la Lune à ces profondeurs serait très différente de celle observée dans l'échantillon de roche.
En conséquence, l'explication la plus simple est qu'il s'agit d'une roche terrestre qui s'est retrouvée sur la Lune, une découverte qui est susceptible de générer une certaine controverse. Cela est inévitable car il s'agit du premier échantillon hadéen de ce type à être trouvé, et le site de sa découverte est également susceptible d'ajouter au facteur d'incrédulité.
Cependant, Kring prévoit que plus d'échantillons seront trouvés, car les roches hadéennes ont probablement poivré la surface lunaire pendant le bombardement lourd tardif. Peut-être que lorsque les missions en équipage commenceront à se rendre sur la Lune au cours de la prochaine décennie, ils auront la chance de découvrir plus des plus anciens échantillons de roches terrestres.
La recherche a été rendue possible grâce au soutien fourni par le Solar System Exploration Research Virtual Institute (SSERVI) de la NASA dans le cadre d'une joint-venture entre le LPI et le Johnson Space Center de la NASA.
