Certaines recherches récentes suggèrent que les restes d’une protoplanète, qui a percuté la Terre il y a environ 4,5 milliards d’années, créant ainsi la Lune, pourraient être enfouis au plus profond du manteau terrestre. Cette hypothèse repose sur l’étude de deux mystérieux « blobs » de grande taille et à faible vitesse de cisaillement (LLVP) qui sont situés respectivement sous l’Afrique et l’océan Pacifique, où les ondes sismiques se déplacent plus lentement que dans le reste du manteau.

La formation de la Lune

Il y a environ 4,5 milliards d’années, lorsque la Terre était encore très jeune, une protoplanète de la taille de Mars (souvent appelée Théia ou Orphée) aurait percuté notre planète. Cette collision aurait été d’une grande violence, provoquant la fusion de Théia avec la Terre. L’impact aurait alors projeté d’énormes quantités de débris et de matériau dans l’espace. Ces débris se seraient ensuite regroupés pour former ce que nous connaissons aujourd’hui comme étant la Lune.

Cette idée est soutenue par plusieurs éléments de preuve, notamment la similitude isotopique du matériel lunaire avec la Terre, ce qui suggère une origine commune. De plus, les simulations informatiques et les modèles de dynamique planétaire confirment la faisabilité de cette théorie.

L’hypothèse de l’impact géant explique également pourquoi la Lune est relativement dépourvue de fer comparée à la Terre, car la plupart de ce métal aurait coulé vers le noyau terrestre après la collision.

Des restes de cette protoplanète enfouis sous nos pieds

Par ailleurs, des recherches récentes suggèrent que les restes de cette protoplanète pourraient ne pas avoir disparu. Il se pourrait en effet qu’elles subsistent sous une forme surprenante au plus profond du manteau terrestre, dans ce que l’on appelle les grandes provinces à faible vitesse de cisaillement, ou LLVP. Dans ces ragions situées sous l’Afrique et l’océan Pacifique, aussi appelées blobs, les ondes sismiques se déplacent plus lentement que dans d’autres parties du manteau.

En modélisant l’impact et ses conséquences sur le manteau terrestre, des chercheurs ont ainsi constaté que l’impact n’aurait pas fait fondre la totalité du manteau, mais seulement sa moitié supérieure. La partie de l’impacteur qui aurait été intégrée au manteau terrestre après la collision est similaire, en matière de masse et de volume, aux deux blobs actuels du manteau.

Plus précisément, selon les simulations, cet impacteur se serait enfoncé dans le manteau terrestre et aurait coulé, devenant environ 2,5 % plus dense que le manteau. Ces caractéristiques correspondent à celles observées dans les blobs actuels du manteau qui se trouvent à plus de 2 000 kilomètres de profondeur et sont environ 3 % plus denses que leur environnement. En raison de sa densité plus élevée, l’impacteur aurait pu rester au-dessus de la limite entre le noyau et le manteau de la Terre pendant 4,5 milliards d’années.

Crédit : Hongping Deng, Hangzhou Sphere Studio, Chine

Après la collision, environ 10 % du manteau de la protoplanète a été capturé par la Terre, selon l’étude.

Forer des échantillons lunaires

Une autre étude avait également récemment évoqué la possibilité que des impacts géants, même s’ils n’étaient pas nécessairement liés à la formation de la Lune, pourraient expliquer l’existence des LLVP.

Ces blobs du manteau sont importants, car ils sont associés aux panaches mantelliques, qui sont des zones où le magma est plus chaud que les régions environnantes. Les panaches mantelliques peuvent remonter depuis la base du manteau vers la surface, provoquant des phénomènes tels que le volcanisme et les éruptions de kimberlites, riches en diamants. La compréhension de ces connexions pourrait nous aider à élucider les processus géologiques en cours dans le manteau terrestre.

Les futures missions spatiales, notamment celles prévues dans le cadre du programme Artemis sur la Lune, pourraient contribuer à tester cette hypothèse en recueillant des échantillons des profondeurs lunaires et en les comparant aux roches terrestres, ce qui aiderait à élucider leur éventuelle origine commune.