1 Il y a environ 4,5 milliards d’années, l’histoire de notre planète a basculé. Alors que le Système solaire n’avait que quelques dizaines de millions d’années, un objet massif, nommé Théia, a percuté la proto-Terre. Et la Lune est née des débris de la collision. Puisque l’impacteur a été détruit lors de la collision, difficile de dire quelle était sa taille, sa composition ou son lieu d’origine. Sur ce dernier point, différentes hypothèses ont été considérées : celle d’un astéroïde provenant de la ceinture située entre l’orbite de Mars et celle de Jupiter, celle d’un objet beaucoup plus lointain formé dans les contrées glacées au-delà de l’orbite de Neptune ou celle d’un corps issu d’une région bien plus proche de la Terre, voire sur une orbite encore plus resserrée autour du Soleil. Pour départager ces hypothèses, Timo Hopp, géochimiste à l’institut Max-Planck de recherche sur le Système solaire, en Allemagne, et ses collègues ont étudié la composition isotopique en fer de différentes roches terrestres et lunaires ainsi que de météorites tombées sur Terre.

2 Ces données renseignent sur le lieu de formation de ces corps, car la composition varie selon la distance au Soleil. En raison du gradient de température dans le disque protoplanétaire, les éléments les plus volatils et les plus légers (eau, hydrogène…) ne peuvent se condenser qu’à grande distance de l’étoile. Les corps nés loin du Soleil accumulent ainsi davantage de glaces et de matériaux légers. Ce phénomène a aussi une influence sur les isotopes d’un même élément (qui se distinguent par leur nombre de neutrons) : selon les conditions de température et d’irradiation, certains isotopes sont un peu favorisés par rapport à d’autres lors de la constitution des matériaux. La composition isotopique des objets célestes conserve ainsi la trace de l’environnement dans lequel ils se sont formés.

Vue d’artiste de la collision entre la Terre et Théia, dont les débris ont donné naissance à la Lune.

Vue d’artiste de la collision entre la Terre et Théia, dont les débris ont donné naissance à la Lune.

Signature isotopique

3 L’équipe autour de Timo Hopp a caractérisé la composition isotopique du fer de quinze roches terrestres, six échantillons lunaires ramenés par les missions Apollo et de chondrites à enstatite, des météorites dont la composition est considérée comme représentative des matériaux constitués dans la région interne du Système solaire, à l’instar de la Terre. En combinant leurs mesures et celles d’autres isotopes, les chercheurs ont comparé les résultats aux prédictions de scénarios théoriques et ont conclu que Théia se serait formée un peu plus près du Soleil que la Terre.