Théia : la Lune aurait pu se former en 5 heures parce que la roche n’est pas de l’eau

5 heures : c’est le temps qu’il faut à une Lune intacte pour apparaître dans les nouvelles simulations d’une équipe du Southwest Research Institute et de l’université d’Arizona. Leur article, publié le 1er septembre 2026 dans The Astrophysical Journal Letters. Il corrige une hypothèse de calcul commune à tous les modèles d’impact géant : celle qui traite la roche comme un liquide.

Le raisonnement qui a soutenu ce choix est facile à suivre. La proto-Terre percutée par Théia, un embryon planétaire de la taille de Mars, encaisse une énergie telle que la matière se vaporise. Autant, dès lors, la traiter comme un fluide, dont la déformation se calcule sans difficulté. Les simulations canoniques ont donc produit pendant des années le même objet : un disque de débris en orbite terrestre, qui s’agrège ensuite lentement en Lune.

Une roche qui résiste, même dans un impact géant

Adeene Denton et ses trois coauteurs ont refait tourner ces simulations SPH (hydrodynamique des particules lissées) en y ajoutant pour la première fois une résistance mécanique réaliste, dépendante de la température. Dans les profondeurs des deux corps, cette résistance ne pèse rien face aux contraintes internes. Dans les quelques centaines de kilomètres extérieurs de Théia, elle freine la déformation. Ce freinage modifie le transfert de quantité de mouvement entre les deux astres. Théia ne s’étale plus : elle se scinde en blocs distincts.

« Quand on simule la Terre et la Lune comme des corps en collision dotés de propriétés géologiques, cela change la manière dont la Lune se forme », explique Adeene Denton. La chercheuse est passée du laboratoire de Tucson au Southwest Research Institute. Chaque calcul mobilise entre 500 000 et un million de particules.

Chaud, tiède ou froid : trois Lunes possibles

À vitesse et angle de choc fixés, c’est la température de départ des deux corps qui fait basculer l’issue : plus la roche est chaude, moins elle résiste. À paramètres d’impact rigoureusement identiques, trois régimes ressortent des calculs.

Dans les simulations publiées le 1er septembre 2026 dans The Astrophysical Journal Letters, une Lune intacte se forme en cinq heures environ, à condition que Théia arrive chaude (environ 2 000 K en surface) et encore solide. Le même impact sur un Théia froid redonne le disque des modèles précédents, c’est-à-dire une Lune qui se construit beaucoup plus tard.

Le corps ainsi capturé n’est pas encore notre satellite. Le tableau de résultats de l’étude lui attribue 1,78 masse lunaire : il lui reste donc 44 % de sa masse à perdre pour ressembler à la Lune actuelle. Cette suite-là, les simulations ne la couvrent pas.

L’épisode illustre le coût d’une simplification. Traiter la roche comme un fluide était un choix de modélisation assumé, jugé sans conséquence parce que l’énergie libérée semblait tout dissoudre. Il aura suffi de rendre à la matière sa résistance pour que des paramètres d’impact identiques produisent un objet radicalement différent. Une Lune entière d’un côté, un disque de gravats de l’autre.

Un thermomètre pour dater l’impact

Le chronomètre n’est que la partie spectaculaire du résultat. L’étude relie l’état thermique de la proto-Terre et de Théia au type de Lune obtenu. La température devient ainsi un indice de datation : un Théia chaud désigne un impact précoce, un Théia froid et plus résistant un scénario de formation plus tardif. Les propriétés mesurées aujourd’hui sur la Lune, sa composition comme sa structure interne, deviennent alors des contraintes sur la date de l’événement.

Erik Asphaug cosigne l’article depuis le Lunar and Planetary Laboratory de l’université d’Arizona et le Centre for Planetary Habitability d’Oslo. Pour Adeene Denton, la résistance des matériaux compte déjà beaucoup dans les collisions entre petits corps, comme les astéroïdes. Ce sont ces petits corps que les sondes vont mesurer sur place, comme Hayabusa2 et sa télémétrie laser en survol. Dans la simulation sans résistance, la partie de Théia qui rebondit sur la proto-Terre la percute à nouveau environ six heures plus tard.

Article créé en collaboration avec l’IA.