Des morceaux d’une ancienne planète appelée Théia, à l’origine de la Lune, pourraient être enfouis dans le manteau terrestre
Des morceaux d’une ancienne planète pourraient être conservés dans le manteau terrestre. La théorie la plus répandue sur la formation de la Lune est celle de “l’impact géant”, selon laquelle un objet de la taille de Mars, appelé Théia, aurait percuté la Terre et aurait été réduit en miettes, créant la Lune à partir des débris. Theia n’a peut-être pas entièrement disparu : deux morceaux de son matériau pourraient être enfouis dans les profondeurs de la Terre.
Image d’entête : les superpanaches dans le manteau terrestre profond pourraient être des reliques des matériaux du manteau de Théia. (Deng Hongping et Hangzhou Sphere Studio)
Si tel est le cas, l’hypothèse de l’impact géant pourrait résoudre un mystère qui préoccupe les scientifiques depuis plus d’une décennie : la présence de masses de matériaux denses, de la taille d’un continent, enfouies dans le manteau terrestre à quelque 2 900 kilomètres de profondeur et incurvées autour du noyau de la Terre.
Selon Hongping Deng, de l’Observatoire astronomique de Shanghai (SHAO) de l’Académie chinoise des sciences :
Nos résultats remettent en question l’idée traditionnelle selon laquelle l’impact géant a entraîné l’homogénéisation de la Terre primitive. Au contraire, l’impact géant qui a formé la Lune semble être à l’origine de l’hétérogénéité du manteau primitif et marque le point de départ de l’évolution géologique de la Terre sur une période de 4,5 milliards d’années.
Les masses qui s’enroulent autour du noyau terrestre sont connues sous le nom de superpanaches ou “province de basse vitesse des ondes S“ (LLVP pour large low-shear-velocity provinces). Nous les connaissons parce que les ondes sismiques qui traversent la Terre à la suite de tremblements de terre se déplacent différemment selon les matériaux. C’est grâce aux données sismiques que les scientifiques ont pu obtenir des cartes détaillées des superpanaches : de grandes régions denses à la limite entre le noyau et le manteau, l’une sous l’Afrique, l’autre sous l’océan Pacifique.
Issue d’une précédente étude : les superpanaches (LLVP) africain et du Pacifique. (Ward et Col./ Geochemistry, Geophysics, Geosystems)
Jusqu’à présent, les scientifiques ont proposé que les LLVP résultent d’une sorte de processus interne à la Terre, comme des vestiges d’anciennes plaques tectoniques, des points de température plus élevée ou un océan de magma à la base du manteau. Mais l’équipe à l’origine de cette dernière découverte a pensé que quelque chose d’autre aurait pu contribuer à la formation des LLVP : Théia.
De précédentes simulations numériques ont suggéré que la majeure partie de Théia s’est retrouvée incorporée dans la Lune et que seules des traces sont restées à l’intérieur de la Terre. Mais ce n’est pas forcément le cas. C’est pourquoi des chercheurs étudient depuis plusieurs années la possibilité qu’une grande quantité de Théia soit restée coincée à l’intérieur de la Terre, où elle continue à ce jour de perturber les scientifiques.
Ils ont effectué une série de simulations informatiques de l’impact de Théia et ont observé ses effets sur leur simulation de la Terre. Ils ont trouvé plusieurs signes indiquant que l’impact géant a pu laisser des traces durables sur la composition de la Terre. La première est la stratification du manteau terrestre. Dans les simulations, les matériaux de la Terre et de Théia se sont mélangés dans le manteau supérieur dans un océan de magma liquide, tandis que le manteau inférieur est resté plus solide, avec une prédominance de matériaux terrestres silicatés. Cette stratification, basée sur des données sismiques, pourrait encore exister aujourd’hui. Le second est le LLVP. L’équipe a découvert que des morceaux de matériau thaïlandais, d’à peine quelques dizaines de kilomètres de diamètre, ont pu s’enfoncer jusqu’à la limite entre le noyau et le manteau. Là, ils s’accumulent et se transforment en LLVP.
Simulation de l’impact géant de formation d’une lune. Ici, les différentes couleurs représentent les différentes composantes de Gaia et de Théia. Le manteau inférieur de Gaia, indiqué par le cercle en pointillé d’un rayon de 0,8 rayon terrestre (RE), n’est que marginalement contaminé par le manteau de Théia. (Bi Rongxi et Deng Hongping)
Selon les chercheurs, environ 2 à 3 % de la masse de la Terre pourrait provenir de Théia. On s’attend à ce que le matériau des LLVP soit entre 2 et 3,5 % plus dense que le manteau de la Terre et plus riche en fer. C’est une bonne nouvelle, car cela signifie qu’il existe un moyen de le tester. Les chercheurs espèrent ainsi que de futures missions pourront obtenir des roches du manteau lunaire et les comparer aux “blobs” du manteau pour voir s’ils partagent les mêmes signatures chimiques. Si c’est le cas, ils disposeront d’un nouvel ensemble d’outils pour comprendre l’histoire et la formation de notre planète, ainsi que l’histoire et la formation du système solaire.
Et, à son tour, cela pourrait nous aider à comprendre d’autres mondes, et les possibilités d’habitabilité, dans la galaxie au sens large. Nous n’avons trouvé aucune exoplanète exactement semblable à la Terre dans la Voie lactée. L’impact géant pourrait être l’une des raisons pour lesquelles la Terre est telle qu’elle est.
Selon les chercheurs :
L’ancienne collision qui a formé la Lune pourrait avoir un effet durable sur l’ensemble de l’évolution de la Terre. Il pourrait donc s’agir d’un facteur fondamental expliquant pourquoi la Terre est géologiquement différente des autres planètes rocheuses.
L’étude publiée dans Nature : Moon-forming impactor as a source of Earth’s basal mantle anomalies et présentée sur le site de l’Académie chinoise des sciences : Heterogeneity of Earth’s Mantle May Be Relics of Moon Formation.