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De façon assez étonnante, le problème de l'origine de la Lune n'a pas encore été résolu de façon définitive. Trois différents scénarios ont longtemps dominé le débat. Le premier scénario était celui de la fission. Juste après sa formation, la Terre était une masse liquide en rotation relativement rapide. Du fait de la force centrifuge, notre planète aurait éjecté une fraction de sa masse qui se serait finalement agglomérée pour donner naissance à la Lune. Le deuxième scénario était celui de la création simultanée : la Terre et la Lune se seraient formées simultanément à partir de la même source de poussières. Enfin, le troisième scénario était celui de la capture, selon lequel la Lune se serait formée dans une région différente du système solaire mais aurait été capturée à un certain moment par le champ de gravité de la Terre.
Le couple Terre–Lune vu par la sonde Galileo on 1990 depuis une distance de 6 millions de kilomètres. Crédit : JPL/NASA
En fait, aucune de ces anciennes théories n'est véritablement satisfaisante. L'analyse des roches lunaires a montré que leur composition chimique est différente de celle des roches terrestres, en particulier en ce qui concerne la proportion de fer. La Lune ne peut donc pas être uniquement formée de matière arrachée à la Terre et elle n'a pas non plus pu tout simplement naître dans la même région que la Terre. De plus, le premier scénario exige une vitesse de rotation excessivement grande et le deuxième est incapable d'expliquer pourquoi la Lune possède un noyau beaucoup plus petit que la Terre. Enfin, le troisième scénario n'est pas satisfaisant car il est extrêmement difficile d'imaginer comment la Terre aurait pu capturer un objet aussi massif que la Lune et l'amener dans une orbite stable. De plus, l'analyse de la proportion de différents noyaux atomiques montre une très forte similarité entre la Terre et la Lune, ce qui est très difficile à s'expliquer si les deux corps ont été crées de façon indépendante.