La forme de la lune s'écarte d'une simple sphère d'une manière que les scientifiques ont eu du mal à expliquer. Alors que la lune se refroidissait et se solidifiait il y a plus de quatre milliards d'années, les effets sculptants des forces de marée et de rotation se sont figés.
Les astronomes pensent que la lune s'est formée lorsqu'une planète voyous, plus grande que Mars, a frappé la Terre d'un grand coup. Un nuage s'est élevé à 13 700 milles (22 000 kilomètres) au-dessus de la Terre, où il s'est condensé en d'innombrables particules solides en orbite autour de la Terre. Au fil du temps, ces moonlets se sont combinés pour former la lune.
La lune a donc été sculptée par la gravité de la Terre dès le départ. Bien que les scientifiques aient longtemps postulé que les forces de marée ont contribué à façonner la lune en fusion, la nouvelle étude fournit une compréhension beaucoup plus détaillée des forces supplémentaires en jeu.
Ian Garrick-Bethell de l'UCSC et ses collègues ont étudié les données topographiques recueillies par le Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA et des informations sur le champ de gravité de la lune recueillies par le vaisseau jumeau GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) de l'agence.
Peu de temps après la formation de la lune, la croûte a été découplée du manteau inférieur par un océan de magma intermédiaire. Cela a provoqué d'immenses forces de marée. Aux pôles, où la flexion et le chauffage étaient les plus importants, la croûte s'est amincie, tandis que la croûte la plus épaisse s'est formée aux équateurs. Garrick-Bethel a comparé cela à une forme de citron avec le long axe du citron pointant vers la Terre.
Mais ce processus n'explique pas pourquoi le renflement ne se trouve maintenant que de l'autre côté de la lune. Vous vous attendez à le voir des deux côtés, car les marées ont un effet symétrique.
"En 2010, nous avons trouvé une zone qui correspond à l'effet de chauffage des marées, mais cette étude a laissé ouvert le reste de la lune et n'a pas inclus la déformation de la rotation des marées. Dans ce document, nous avons essayé de rassembler toutes ces considérations », a déclaré Garrick-Bethell dans un communiqué de presse.
Toute force de rotation entraînerait un léger aplatissement de la lune aux pôles et un renflement près de l'équateur. Il aurait eu un effet similaire sur la forme de la lune comme le fait le réchauffement de la marée - qui ont tous deux laissé des signatures distinctes dans le champ de gravité de la lune. Parce que la croûte est plus légère que le manteau sous-jacent, les signaux de gravité révèlent des variations dans la structure interne de la lune, dont beaucoup peuvent être dues à des forces antérieures.
Fait intéressant, Garrick-Bethell et ses collègues ont découvert que le champ de gravité global de la lune n'était plus aligné avec la topographie. Le long axe de la lune ne pointe pas directement vers la Terre comme il l’a probablement fait lors de la première formation de la lune; au lieu de cela, il est décalé d'environ 30 degrés.
"La lune qui nous a fait face il y a longtemps a changé, donc nous ne regardons plus la face primordiale de la lune", a déclaré Garrick-Bethell. «Les changements dans la distribution de masse ont changé l'orientation de la lune. Les cratères ont enlevé une certaine masse, et il y a également eu des changements internes, probablement liés au moment où la lune est devenue volcanique. »
Les détails et le calendrier de ces processus sont encore incertains, mais la nouvelle analyse devrait aider à faire la lumière sur les forces de marée et de rotation abondantes dans tout le système solaire et la galaxie. Ces forces simples, après tout, ont contribué à façonner notre voisin le plus proche et l'exoplanète la plus éloignée.
Les résultats ont été publiés aujourd'hui dans Nature.
