La puissante gravité de la Terre a tiré la lune dans sa forme bizarre il y a longtemps, peu de temps après que les deux corps se soient formés, une nouvelle étude suggère.

Les forces de marée exercées pendant les premiers jours du système solaire peuvent expliquer la plupart de la topographie à grande échelle de la lune, y compris sa légère forme de citron, rapporte l’étude, qui a été publiée en ligne aujourd’hui (30 juillet) dans la revue Nature.

Ces nouvelles découvertes pourraient aider les scientifiques à s’attaquer à des mystères lunaires de longue date, comme la raison pour laquelle la face proche de la lune est dominée par des dépôts volcaniques sombres, alors que la face éloignée ne l’est pas, ont déclaré les chercheurs.

« Quelle est l’origine de cette asymétrie ? » a déclaré l’auteur principal de l’étude, Ian Garrick-Bethell, de l’Université de Californie à Santa Cruz. « Ébrécher ce problème de la forme de la lune peut nous donner un aperçu de ces types de problèmes de géologie fondamentale », a-t-il déclaré à Space.com.

Une jeune lune en fusion

Les scientifiques pensent que la lune s’est formée à partir de débris projetés dans l’espace lorsqu’un mystérieux corps de la taille d’une planète a percuté la jeune Terre il y a environ 4,5 milliards d’années. La lune est née chaude, et elle a vu le jour assez près de notre planète. (La lune s’est lentement éloignée en spirale depuis lors.)

La lune nouveau-née était donc prête à être sculptée par la gravité de la Terre, et c’est exactement ce qui s’est passé, disent les chercheurs.

En effet, les scientifiques ont postulé pendant plus d’un siècle que les forces de marée ont contribué à façonner la lune en fusion, provoquant des renflements qui se sont figés en place lorsque le satellite naturel de la Terre s’est refroidi et solidifié. Mais la nouvelle étude fournit une compréhension beaucoup plus détaillée de la façon dont cela s’est probablement produit.

Garrick-Bethell et son équipe ont étudié les données topographiques recueillies par le Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA et les informations sur le champ de gravité de la lune recueillies par le vaisseau spatial jumeau GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) de l’agence. Bien que les chercheurs aient pris une vue globale de la lune, ils se sont concentrés sur les zones en dehors des plus grands cratères d’impact du corps, ce qui peut compliquer de telles analyses.

Les données impliquent fortement les effets de marée comme un façonneur clé de la lune, ont déclaré les chercheurs. Par exemple, les forces de marée ont tiré sur la croûte lunaire, l’étirant et la réchauffant par endroits. Ce processus a aminci la croûte aux pôles lunaires et l’a épaissie dans les régions alignées avec la Terre, contribuant à sculpter la lune en un citron avec deux petits renflements (un sur le côté faisant face à notre planète, et un sur le côté directement opposé).

Un tel chauffage par marée n’aurait pu se produire que lorsque la croûte de la lune flottait sur une mer de roches en fusion, largement découplée du reste du corps, a déclaré Garrick-Bethell.

« Cela s’est produit il y a longtemps, lorsque la lune n’était pas complètement solide », a-t-il dit. « C’était au cours des 100 à 200 premiers millions d’années de l’évolution thermique lunaire. »

Les déformations de marée plus directes, que Garrick-Bethell compare au fait de presser le citron avec les mains, et les forces de rotation, qui font que les corps en rotation comme la lune s’aplatissent aux pôles et se bombent près de l’équateur, ont également contribué à la forme globale de la lune.

Lorsque la lune s’est refroidie, les changements provoqués par tous ces processus ont été gelés en place.

Intéressant, l’axe long de la lune ne pointe pas directement vers la Terre comme il le faisait probablement il y a longtemps ; au lieu de cela, il est décalé d’environ 30 degrés. Cela s’est probablement produit lorsque l’activité volcanique, la cratérisation d’impact et d’autres événements ont fait de l’intérieur de la lune un endroit beaucoup moins homogène, ont déclaré les chercheurs.

« Des anomalies de densité interne se sont formées, et elles ont en quelque sorte incliné la lune », a déclaré Garrick-Bethell. « A un certain moment de l’histoire lunaire, vous avez ces événements qui ont eu lieu et qui ont causé ces anomalies de densité et ont déplacé l’axe de densité loin de l’axe de forme. »

Comprendre d’autres lunes et planètes

Les nouveaux résultats pourraient avoir des applications au-delà de la lune, aidant potentiellement les chercheurs à mieux comprendre tout corps céleste fortement affecté par les forces de marée, a déclaré Garrick-Bethell.

« Cette idée a été inspirée par Europa », a-t-il déclaré, en référence à l’énorme lune de Jupiter. Europe ressemble aujourd’hui à la lune de la Terre il y a longtemps, a-t-il ajouté, en ce qu’elle abrite une coquille solide (de glace dans le cas d’Europe plutôt que de roche) assise sur une couche océanique (qui se compose d’eau liquide plutôt que de magma).

L’étude pourrait même donner des indications sur l’évolution des planètes extraterrestres lointaines, a déclaré Garrick-Bethell.

« Les marées sont tellement omniprésentes ; elles sont partout dans la galaxie », a-t-il dit. « Donc comprendre les processus de marée est toujours important. »

Suivez Mike Wall sur Twitter @michaeldwall et Google+. Suivez-nous sur @Spacedotcom, Facebook ou Google+. Publié initialement sur Space.com.

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