Une étude, dont les résultats intitulés «Reconstructing the late-accretion history of the Moon» sont publiés dans la revue Nature, a permis de montrer à partir de simulations que la Lune a une faible capacité à retenir les débris provenant d'astéroïdes, ce qui expliquerait sa pauvreté en métaux rares comparativement à la Terre.

Cette pauvreté relative en métaux rares posait un problème, car, globalement, si la formation des planètes a dû «entraîner une déplétion des métaux rares en leur sein», les planètes ont enrichi de nouveau «leurs stocks lors des collisions avec d'autres objets spatiaux» au cours d'un processus dénommé «accrétion tardive».

Concrètement, le déficit de la Lune en métaux rares impliquait «que la masse ajoutée à la Lune lors de l'accrétion tardive soit au moins 1.000 fois moins importante que celle ajoutée à la Terre» alors que, jusqu'ici «les prévisions théoriques avaient estimé un ratio différentiel de 20 fois moins».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée, grâce à la «la simulation de plusieurs millions d'impacts», apporte un élément «qui pourrait justifier ce ratio obtenu par le biais de l'observation»: cette simulation a consisté à faire varier «quelques paramètres tels que la vitesse (10 à 20 km/h par seconde) et l'angle d'impact (20 à 80 degrés)» pour examiner «de plus près la capacité de la Lune à retenir une certaine masse provenant d'un objet céleste».

Il est d'abord apparu «que les matériaux des grands impacteurs sont moins bien retenus que ceux des homologues plus petits». En outre, les collisions qui se font sous un angle élevé «fournissent au corps rocheux en question une fraction de masse plus importante que lorsque l'angle de frappe est faible».

Au départ, l'idée a été de dire pour faire coïncider la théorie et l'observation «que la distribution inefficace des matériaux à partir des impacts, ainsi qu'un stade précoce chaud et fondu sur la Lune, pourrait expliquer ce rapport anormal entre la masse d'impact et la masse retenue».

Ensuite, la comparaison de la taille de certains cratères lunaires a indiqué «que la rétention moyenne de la masse par la Lune, après impact, était d'environ 20 %, ce qui est «2 à 3 fois moins que les estimations précédentes». De plus, «lors de l'accrétion tardive, 50 % de la masse des intrants s'est insérée au niveau du cœur de la Lune» et «aurait été éparpillée au sein du manteau et des croûtes lunaires» après le refroidissement lunaire.

Selon cette étude, «300 cratères d'impact de plus de 300 km de diamètre auraient pu exister sur la Lune, mais moins de 30 % de ces cratères sont préservés aujourd'hui en raison de l'érosion due à l'impact ou à un affaissement progressif des premiers cratères de la croûte chaude lunaire».

Au bout du compte, «ces nouveaux modèles utilisés vont certainement permettre d'obtenir beaucoup plus d'informations sur la teneur en métaux rares de planètes comme Mars et de ce qui a pu se passer pour celle-ci lors de l'accrétion tardive».