Création de la Lune

[invite395de7f4]

bonjour, çà fait un petit moment que je me pose la question de la création de la Lune et la théorie qui semble la plus probable me laisse perplexe.
En effet, on parle d'une collision entre la Terre et une astéroïde de la taille de Mars!!! (appellé Théïa).
Ce que je ne comprend pas c'est comment la Terre a réussi à ne pas litéralement exploser sous un tel impact et comment elle à réussi à se remettre (quelles ont été les étapes ?)
Pourquoi ne trouve-t-on pas de traces visibles de ce phénomène?
Et pour finir, je ne comprends pas qu'un tel impact n'est pas dévié la trajectoire de la Terre et fait quitter son orbite à notre chère planète? (à moins que l'orbite de la Terre ne soit pas le même avant et après...)
Merci pour vos lumières
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[Seirios]

Bonjour,

L'impact entre l'astéroïde en question et la Terre n'aurait pas été frontal ; l'astéroïde aurait "raclé" la surface de la Terre. Cette description permet également d'expliquer pourquoi nous ne trouvons pas de fer à la surface de la Lune, cette dernière étant alors constituée des éléments que l'on retrouvaient à la surface de la Terre.

[SK69202]

Bonjour,

Pourquoi ne trouve-t-on pas de traces visibles de ce phénomène?

4,4 milliards d'années d'évolution géologique.

Et pour finir, je ne comprends pas qu'un tel impact n'est pas dévié la trajectoire de la Terre et fait quitter son orbite à notre chère planète? (à moins que l'orbite de la Terre ne soit pas le même avant et après...)

L'impact a fait dévier la proto-Terre de son orbite et la mise sur l'orbite terrestre, ensuite il n'a eu que des corrections mineures de l'orbite.

@+

[calculair]

je trouve l'explication un peu limite.

Ou sont passé les autres debris de cet impact ? on devrait trouver ue foule d'asteroides sur des trajectoires voisines

le fait que l'on retrouve des traces des impacts d'asteroides plus modestes et anciens, me gène un peu que l'on puisse dire que le choc lunaire n'a laissé ce jour plus aucune trace visible.

quelles sont les arguments qui sont en faveur de cette collision ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Arion8]

Nous n'avons pas de traces d'impact plus anciens, ça c'est certain, et le plus bizare serai justement que l'on retrouve des traces de cette collision, celles de l'astéroide de la crise du crétacé tertiaire sont déja trés peu visible, et pourtant on ne parle que de 65 millions d'années, alors 4,5 milliard d'années, tu te doutes bien qu'il ne dois plus rester grand chose...
Sans compter que depuis, les éventuels débris restés en orbite on eu les temps de croiser la trajectoire de la terre et de sa lune...
Le scénario ne souffre d'aucune faille(ou presque), c'est pour ça qu'il est celui retenu

[Seirios]

Ou sont passé les autres debris de cet impact ? on devrait trouver ue foule d'asteroides sur des trajectoires voisines

Pourquoi une foule d'astéroïdes ? La matière arrachée par l'astéroïde s'est mise en orbite autour de la Terre pour former la Lune, puis les éventuels résidus sont partis dans l'espace.

[invite395de7f4]

celles de l'astéroide de la crise du crétacé tertiaire sont déja trés peu visible, et pourtant on ne parle que de 65 millions d'années, alors 4,5 milliard d'années, tu te doutes bien qu'il ne dois plus rester grand chose...

Pour commencer "très peu visible" c'est carrément faux, regarde le golfe du Mexique...
Sauf que l'astéroïde qui a mis fin au crétacé faisait quelques dizaines de kilomètres alors que la on parle d'une planète comme Mars! Aucune comparaison n'est possible sans tenir compte de ce paramètre.
Non, franchement, je ne vois pas comment un tel impact ne puisse pas laisser de trace sauf...si ce dit impact à fait de la Terre une énorme boule de magma en fusion qui, en refroidissant, a retrouvé une forme parfaitement ronde (comme un reset en quelque sorte)
Quant à sont orbite, je penche plus pour la théorie selon laquelle la Terre ne se trouvait certainement pas au même endroit que maintenant avant ce cataclysme.

[SK69202]

Bonsoir,

Pour commencer "très peu visible" c'est carrément faux, regarde le golfe du Mexique...

Celui qui voit une trace de l'impact final du Crétacé en regardant le Golfe du Mexique est très très fort.
La gravimétrie mets en évidence le cratère situé sous 1000 m de sédiment, il faut forer un certain temps pour accèder aux brèches d'impact etc.
Donc si on ne cherche pas profond et au bon endroit on ne le voit pas.

Une durée de 4400000000 d'années nous est inconcevable, l'énergie de la collision nous est inconcevable.

Comme dit, tout a fondu, tout c'est mis en boule, 4,4Ga de perturbations gravitationnelles ont dispersé les fragments.

La trace visible de la collision qui a créée la Lune, c'est ...la Lune


@+

[Seirios]

Non, franchement, je ne vois pas comment un tel impact ne puisse pas laisser de trace sauf...si ce dit impact à fait de la Terre une énorme boule de magma en fusion qui, en refroidissant, a retrouvé une forme parfaitement ronde (comme un reset en quelque sorte)

La Lune s'est formée 42 millions d'années seulement après la naissance du système solaire, donc je pense que la Terre était encore assez chaude, sans considérer l'échauffement dû à l'impact.

[Tawahi-Kiwi]

Pourquoi ne trouve-t-on pas de traces visibles de ce phénomène?

Salut,

Comme cela a ete dit, il y a 4.4 milliards d'annees d'evolution geologique qui ont suivi. Plus on remonte dans le temps, plus les roches qui temoigne de ces epoques deviennent rares.


Rien que pour le Phanerozoique (600millions d'annees), voila la courbe d'abondance des roches...(la derniere colonne reprend tout les roches formees avant) alors imagine la rarete des affleurements archeen ou hadeen, 5x plus vieux...(Source : Tulane University)

Il y a d'autres raisons a cela egalement. L'impact s'est produit a l'Hadeen et par definition, l'ere hadeenne est l'ere pour laquelle on a pas de roches sur Terre. Donc pas de traces physique sur la surface de la Terre de cette collision.

Si l'on reprend l'histoire de la Terre maintenant, cet impact s'est produit a la fin de l'episode que l'on appelle "ocean magmatique". Lors de la formation du noyau terrestre, pour des raisons diverses (j'ai du developpe ca dans d'autres thread qqpart), la temperature du manteau a augmenter, entrainant une fusion complete de la partie superieure de la Terre, creant un ocean magmatique de 600km de profondeur. Lors de la collision, cet ocean possedait deja une croute mais on peut toujours considerer la surface de la Terre comme relativement "molle"

Lors de l'impact, une partie du manteau terrestre superieur, de la protocroute terrestre et une partie du manteau et de la croute de l'impacteur se sont fait ejecte et se sont accretes en orbite pour former la Lune. L'absence de noyau pour la Lune est du a ce phenomene. Le noyau terrestre etait deja forme (=> le manteau n'avait plus beaucoup de fer) et le noyau de l'impacteur, du fait de sa densite plus importante, est reste sur Terre et a fini par rejoindre le noyau terrestre. De plus, la Terre, avec sa fine croute en surface (mais pas quasi encore aucun micro-continent), a vite fait de reprendre une forme ronde du fait de sa nature liquide en subsurface.

Tout ces evenements sont donc visibles (chimiquement) lorsque l'on etudie la composition des roches lunaires (et si on s'attaque aux elements en traces et isotopes, c'est encore plus visible). Il y a donc beaucoup d'arguments (surtout depuis les missions lunaires) qui vont dans le sens de l'hypothese de l'impact.


Vue d'artiste de cet impact (Source : NASA)

Il faut evidemment bien garder en tete que l'on parle d'ordre de grandeur bien plus imposant que tout ce que la Terre a pu recevoir apres. Par simple comparaison, l'impact formant la Lune est 100 millions de fois plus energetique que l'impact de Chixculub au Yucatan, qui a exterminer entre autres les dinosaures.


T-K

[invite395de7f4]

Ok merci donc comme je le pensais, la Terre était à l'époque "molle" est magmatique. Théïa a donc explosé à l'impact et pas ricoché comme quelqu'un le supposait plus haut?
Et pour l'orbite? Quel a été l'impact de cette collision? Peut être que sans cette collision, nous n'aurions pas eu de Lune (à la limite pas grave) mais peut être qu'il nous a mis sur une orbite plus propice au dévellopement de la vie sur Terre...?

[Tawahi-Kiwi]

Théïa a donc explosé à l'impact et pas ricoché comme quelqu'un le supposait plus haut?

Exploser...si on veut, disons qu'il y a eu beaucoup d'eclaboussures...

Et pour l'orbite? Quel a été l'impact de cette collision?

Au niveau de l'orbite, je ne pense pas que beaucoup de choses aient changer (principalement du a la composition globale de la Terre au sein de la nebuleuse protoplanetaire). Par contre l'inclinaison de l'axe de rotation pourrait etre en partie le resultat de cet impact tardif lors de l'accretion.


T-K

[calculair]

Merci pour ces informations trés precises sur l'arrivée du notre compagnon la Lune.

La vue d'artiste est fantastique, c'et un peu comme si on etait là......

Lors d'un tel choc il y a eu certainement de nombreux debris qui devraient encore tourner autour de nous, voir autour de la lune.

Pourquoi tous ces morceaux auraient tous disparues ?

[Tawahi-Kiwi]

Pourquoi tous ces morceaux auraient tous disparues ?

4 milliards d'annees a tourner entre la Terre et la Lune.....ils ont fini par tomber sur l'un des deux. Il est possible, mais ca n'engage que moi, (c'est a verifier) que certaines aubrites, diogenites et eucrites (achondrites) soient des meteorites issues de cette collision.

T-K

[Gilgamesh]

Par ailleurs il faut noter que dans l'hypothèse du Grand Impact, la Terre et Theia sont sur la même orbite. Ils ont donc la même énergie orbitale spécifique, et l'impact se fait donc à la vitesse de libération du système (~ 10 km/s)




Au départ, Theia se forme au point de Lagrange L5 de la protoTerre.

[invite395de7f4]

Tournaient elles dans le même sens?
Si oui, laquelle a rattrapé l'autre?
et cet impact aura-t-il eu un effet sur la vitesse de rotation de la Terre? (sur elle même et autour du Soleil?)

[Gilgamesh]

Tournaient elles dans le même sens?
Si oui, laquelle a rattrapé l'autre?
et cet impact aura-t-il eu un effet sur la vitesse de rotation de la Terre? (sur elle même et autour du Soleil?)

Elle tournait dans le même sens et à la même vitesse : c'est le principe du point de Lagrange L4 et L5. C'est un point où l'attraction du Soleil et de la planète considérée (ici la protoTerre) s'équilibrent. Il en existe 2 situés par définition sur la même orbite à 60° de part et d'autre de l'axe soleil-planète, ce qu'on appelle 'l'orbite troyenne' parce que ça s'apparente à la position des astéroides dit 'troyens' (dont les noms sont pour la plupart issus de l'oeuvre d'Homère, avec d'un côté les Grecs et de l'autre côté les Troyens) situés sur les L4 et L5 de Jupiter. Le corps étant à la même distance que la Terre du Soleil, il possède la même énergie orbitale par unité de masse. Du point de vue de l'orbite de la Terre, ça ne change donc rien, à ceci près que le choc n'est pas élastique : une fraction de l'énergie est rayonnée lors du choc. Mais même si ça représente bcp dans l'absolu, c'est tout à fait négligeable par rapport à l'énergie orbitale.

Cette orbite troyenne est stable quand la masse de l'astre est petite devant la masse de la planète. C'est le cas pour les troyens de Jupiter, mais pas pour Theia qui représentait une fraction appréciable de la masse de la protoTerre. Theia a balancé alors autours de son point L5, comme une bille au fond d'un bol. Quand l'amplitude de ce mouvement l'a amené dans la sphere d'attraction de la protoTerre, cad dans la sphère où son attraction dépasse celle du reste de l'Univers (à un peu plus 1 million de km dans mon souvenir...) Theia a chuté vers la Terre. La vitesse de départ peut être considérée comme étant nulle : imagine la bille qui roule au fond du bol, arrive à vitesse nulle au bord du bol et tombe par terre !

Par définition, un corps qui chute en partant d'une vitesse nulle depuis "l'infini" arrive à la surface de la Terre à la vitesse de libération. La vitesse de libération est la vitesse qu'il faut fournir d'un seul coup pour qu'un corps arrive à vitesse nulle "à l'infini" (cad en dehors de la sphère d'attraction de la Terre). Ici, le corps suit le chemin de l'infini vers la surface et par symétrie, la vitesse au point d'arrivée est exactement celle qu'il faut lui donner pour faire le chemin inverse.

Je n'ai rien lu concernant l'effet sur la rotation de la Terre, l'ordre de grandeur de l'énergie de l'impact permet je pense de supposer que ça en a eu un. Mais comme on ignore quelle était la situation de départ...

a+

edit : tout est résumé dans le petit gif

[calculair]

Je suis allé voir sur Google a quoi correspond ces points de Lagrange.

Si la lune a eu la curiorité de s'apporcher un peu trop de la terre pour y tomber dessus, il devrait y avoir plus d'asteroides naturels sur la trajectoire terrestre autour du soleil ou sur des trajectoires voisines que de debris artificiels de nos satellites ( Plus de 220 000 morceaux).

Les fameux points de Lagrange le L4 et le L5 devraient être un point ( ou une zone ) d'accumulation naturel de ces morceaux.

[Gilgamesh]

Les fameux points de Lagrange le L4 et le L5 devraient être un point ( ou une zone ) d'accumulation naturel de ces morceaux.

C'est le cas

IL y a notamment celui qu'on appelle (un peu abusivement, mais bon...) "la deuxième Lune de la Terre", le petit Cruithne.

http://www.cosmovisions.com/Cruithne.htm

a+

[calculair]

Pour justifier que la lune est la terre se sont percutées ,les geologues expliquent que les analyses des roches montrent de fortes ressemblances avec les roches terrestres.

Quid de notre seconde lune "Cruithne " et puis il devrait y avoir d'autres morceaux, surtout aprés un tel choc....

[invite395de7f4]

Mais même si ça représente bcp dans l'absolu, c'est tout à fait négligeable par rapport à l'énergie orbitale.

Par contre, cette force (vitesse nulle à l'impact) aurait été suffisante pour désintégrer Théïa et créer la Lune? ...

[SK69202]

Bonsoir,

Par contre, cette force (vitesse nulle à l'impact)

Non la vitesse n'est pas nulle à l'impact, elle est considérée nulle au moment ou theia est à une position où le champs de gravité de la proto-Terre est supérieur à tous les autres comme l'a dit Gilgamesh.

De ce point theia tombe "en chute libre", sa vitesse par rapport à la Terre croit, et est maximum à l'impact.

@+

[yves25]

Chouettes explications concises et tout et tout

[calculair]

Sauf erreur le choc terre lune semble être un choc elastique, dans la mesure ou l'énergie de mise en orbite de la lune autour de la terre est trés voisine de l'energie du choc terre lune. Cela est il normal ?

Masse de la terre 5,9 x 10²⁴kg
Masse de la lune 7,34 x 10²²kg

Diametre terrestre 12 800 km
Diametre lunaire 3 475 km

Constante gravitationnelle 6,67 x 10^-11 N m²/kg²

Vitesse d'impact 10 km/s

[Gilgamesh]

Pour justifier que la lune est la terre se sont percutées ,les geologues expliquent que les analyses des roches montrent de fortes ressemblances avec les roches terrestres.

Quid de notre seconde lune "Cruithne " et puis il devrait y avoir d'autres morceaux, surtout aprés un tel choc....

Cruithne est un compagnon passager, cette orbite n'est pas stable sur le long terme. Elle n'est donc pas là non plus depuis bien longtemps et il n'y a donc aucune chance que ce soit un débris résultant de la formation de la Lune.

C'est même du "très court terme" à l'échelle astronomique : qq dizaine de milliers d'années...

http://fr.wikipedia.org/wiki/(3753)_Cruithne
Bien qu'on pense que l'orbite de Cruithne ne soit pas stable sur le long terme (à plus de 5 000 ans), il est possible qu'il soit dans cette configuration de résonance orbitale depuis 100 000 ans. Cruithne s'est approché au plus près de la Terre en 1902, sera à nouveau proche vers 2292 mais de l'autre côté du fer-à-cheval, puis encore une fois vers 2676.

Il n'existe aucun risque de collision entre Cruithne et la Terre, les deux corps ne s'approchant jamais à moins de 12 millions de kilomètres. Cruithne n'est jamais visible à l'œil nu à aucun endroit de son orbite.

[Gilgamesh]

Sauf erreur le choc terre lune semble être un choc elastique, dans la mesure ou l'énergie de mise en orbite de la lune autour de la terre est trés voisine de l'energie du choc terre lune. Cela est il normal ?

Masse de la terre 5,9 x 10²⁴kg
Masse de la lune 7,34 x 10²²kg

Diametre terrestre 12 800 km
Diametre lunaire 3 475 km

Constante gravitationnelle 6,67 x 10^-11 N m²/kg²

Vitesse d'impact 10 km/s

La différence c'est ce qui a été rayonné, plus peut être également un gain de potentiel chimique par transformation des minéraux ; je ne crois pas qu'il y ait un moyen simple de le calculer vu que sa dépend de l'échauffement des surfaces lors du choc mais intuitivement je pense que ça représente peu de chose. Donc en première approx ça ne m'étonne pas que ce soit conservatif.

a+

[Tawahi-Kiwi]

Donc en première approx ça ne m'étonne pas que ce soit conservatif.

Oui, enfin Theia etait quand meme legerement plus grande que la future Lune (approx 6.10²³kg), La Terre etait egalement un peu moins grosse a l'epoque (10% en moins ?!?), et 1% du resultat final s'est fait ejecte pour former la Lune (grosso modo)....le probleme est donc un chouia plus complexe, d'autant plus que les impacteurs ne sont pas homogenes....

T-K

[calculair]

Pour faire des estimations d'ordre de grandeurs et bien que Tawahi Kiwi nous dit que Theia etait plus grosse que notre lune actuelle et que notre terre un peu plus petite, j'utilise les données actuelles. Nous pourrons ensuite discuter sur les resultats en modifiant certaines données

Masse de la terre 5,9 x 10²⁴
Masse de la lune 7,34 x 10²²
Diametre terrestre 12 800 km
Diametre lunaire 3 475 km

Constante gravitationnelle 6,67 x 10[EXP]-11[/EXP N m²/kg²

Vitesse d'impact 10 km/s

L'energie d'impact de Theia

Ei=1/2mV²=1/2x7,34*10²²x10³=3,67 *10³⁰Joules

Energie de mise en altitude de la lune

Ea = Somme( de 6400 + 3400) à 300 000) de G M m / R²= - GM m /R

Ea=-292*10³⁵/ 30*10⁷ + 292*10³⁵/10⁷

Ea = - 2,82*10 ³⁰ joules

Il faut ajouter a l'energie extraite de l'impact l'energie cinetique orbitale de la lune

La vitesse orbitale de la lune est de l'ordre de 1km /s

Eo =-1/2mV²=1/2*7,34*10²²*10⁶=
-3,6*10²⁸ joules

Energie totale emportée par la lune = Ea + Eo = 2,85*10 ³⁰ joules

Energie perdue lors de l'impact
Ei - ( Ea+Eo) = 3,67*10³⁰ - 2,85*10³⁰
= 0,82*10³⁰ joules

La perte d'energie est de l'ordre de 20 % avec ce calcul
C'est presque un miracle .....................!!!

[SK69202]

Bonjour,

Energie de mise en altitude de la lune

Ea = Somme( de 6400 + 3400) à 300 000) de G M m / R²= - GM m /R

La Lune ne s'est pas formée à 300000Km de distance mais à une distance beaucoup plus proche (de l'ordre de 20000Km, il me semble).
Depuis elle s'éloigne par dissipation d'énergie dans les marées.

La perte d'énergie à l'impact est donc beaucoup plus grande.

@+

[calculair]

Bonjour,



La Lune ne s'est pas formée à 300000Km de distance mais à une distance beaucoup plus proche (de l'ordre de 20000Km, il me semble).
Depuis elle s'éloigne par dissipation d'énergie dans les marées.

La perte d'énergie à l'impact est donc beaucoup plus grande.

@+

La distance actuelle terre lune est de 380 000 km

Comme la lune s'eloigne de 4 cm par an, et en supposant que cela dure depuis 4 milliard d'années , cela fait 160 000 km

La distance originelle terre lune serait voisine de 220 000 km

Ok j'ai presque 80 000 km de trop