L'histoire des débuts du système Terre-Lune a été très violente. Il est venu un peu plus d'un milliard d'années après le Soleil et les planètes ont commencé à se former. Tout d'abord, la Lune elle-même a été créée par la collision d'un objet de la taille de Mars avec la Terre infantile. Il y a environ 3,8 milliards d'années, les deux mondes ont été bombardés par les débris laissés par la création des planètes. Mars et Mercure portent également les cicatrices de leurs impacts. Sur la Lune, le bassin géant de l'Orientale reste un témoin silencieux de cette période, baptisée "Late Heavy Bombardment". Pendant ce temps, la Lune a été matraquée avec des objets de l'espace, et les volcans coulaient aussi librement.
L'histoire du bassin oriental
Le bassin oriental a été formé par un impact géant il y a environ 3,8 milliards d'années. C'est ce que les scientifiques planétaires appellent un bassin d'impact "multi-anneaux". Les anneaux se sont formés lorsque des ondes de choc ont ondulé sur la surface à la suite de la collision. La surface a été chauffée et ramollie, et en se refroidissant, les anneaux d'ondulation ont été "gelés" en place dans la roche. Le bassin à trois anneaux lui-même mesure environ 930 kilomètres (580 milles).
L'impact qui a créé Orientale a joué un rôle important dans la première histoire géologique de la Lune. Il a été extrêmement perturbateur et l'a changé de plusieurs façons: des couches de roches fracturées, les roches ont fondu sous la chaleur et la croûte a été fortement secouée. L'événement a détruit des matériaux qui sont retombés à la surface. Ce faisant, des éléments de surface plus anciens ont été détruits ou recouverts. Les couches "d'éjecta" aident les scientifiques à déterminer l'âge des caractéristiques de surface. Parce que tant d'objets ont percuté la jeune Lune, c'est une histoire très complexe à comprendre.
GRAIL Studies Orientale
Les sondes jumelles du GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) ont cartographié les variations du champ gravitationnel de la Lune. Les données qu'ils ont recueillies renseignent les scientifiques sur la disposition intérieure de la Lune et fournissent des détails sur les cartes des concentrations de masse.
GRAIL a effectué des analyses gravimétriques rapprochées du bassin oriental pour aider les scientifiques à déterminer les concentrations de masse dans la région. Ce que l'équipe des sciences planétaires voulait déterminer, c'était la taille du bassin d'impact d'origine. Donc, ils ont cherché des indications de la première cratère. Il s'est avéré que la zone d'éclaboussure d'origine se situait quelque part entre la taille des deux anneaux les plus intérieurs entourant le bassin. Il n'y a cependant aucune trace du bord de ce cratère d'origine. Au lieu de cela, la surface a rebondi (rebondi de haut en bas) après l'impact, et le matériau qui est retombé sur la Lune a effacé toute trace du cratère d'origine.
Le principal impact a permis de creuser environ 816 000 milles cubes de matériaux. Cela représente environ 153 fois le volume des Grands Lacs aux États-Unis.Tout cela est retombé sur la Lune, et avec la fonte de la surface, a assez bien effacé l'anneau du cratère d'impact d'origine.
GRAIL résout un mystère
Une chose qui a intrigué les scientifiques avant que GRAIL ne fasse son travail était le manque de tout matériau intérieur de la Lune qui aurait remonté sous la surface. Cela se serait produit lorsque l'impacteur "a percuté" la Lune et creusé profondément sous la surface. Il s'avère que le cratère initial s'est vraisemblablement effondré très rapidement, ce qui a envoyé du matériel sur les bords coulant et tombant dans le cratère. Cela aurait recouvert toute roche du manteau qui aurait pu s'écouler à la suite de l'impact. Cela explique pourquoi les roches du bassin oriental ont une composition chimique très similaire à celle des autres roches de surface sur la Lune.
L'équipe GRAIL a utilisé les données du vaisseau spatial pour modéliser la formation des anneaux autour du site d'impact d'origine et continuera d'analyser les données pour comprendre les détails de l'impact et de ses conséquences. Les sondes GRAIL étaient essentiellement des gravitomètres qui mesuraient les variations infimes du champ gravitationnel de la Lune lors de leur passage sur leurs orbites. Plus une région est massive, plus sa force gravitationnelle est importante.
Ce sont les premières études approfondies du champ gravitationnel de la Lune. Les sondes GRAIL ont été lancées en 2011 et ont terminé leur mission en 2012. Les observations qu'ils ont faites aident les scientifiques planétaires à comprendre la formation des bassins d'impact et de leurs multiples anneaux ailleurs sur la Lune et sur d'autres mondes du système solaire. Les impacts ont joué un rôle tout au long de l'histoire du système solaire, affectant toutes les planètes,y compris la Terre.