La Lune apparaît comme un endroit inhospitalier et extraordinairement sec, mais dans le cadre de notre retour vers le satellite, les différentes agences spatiales intensifient la recherche d’eau à sa surface.
Dans ce contexte, l’analyse des échantillons collectés dans l’Oceanus Procellarum par la mission Chang’e-5 de l’Agence spatiale chinoise estime que la surface lunaire peut abriter entre 30 et 30 000 millions de tonnes d’élément liquide. Une telle découverte pourrait non seulement être utilisée comme source d’énergie, mais aussi pour fournir de l’eau aux futures bases lunaires sans qu’il soit nécessaire de la charger depuis la Terre dans des missions d’approvisionnement coûteuses.
quelque chose qui semblait impossible
Tous les corps du système solaire de plus de 1 000 km de diamètre sont définis comme des corps planétaires. Tous n’ont pas d’atmosphère, comme c’est le cas sur la Lune, et leur absence les expose aux assauts d’astéroïdes, de comètes et de leurs fragments qui, progressivement et depuis 4,5 milliards d’années, ont creusé des cratères à leur surface. Ces projectiles les martèlent en permanence et le processus est très violent puisqu’ils impactent à hypervitesse.
Les énergies résultantes peuvent vaporiser le projectile lui-même et une partie des roches de surface, creusant des cratères et créant des panaches d’impact pendant quelques instants, dans lesquels les matériaux atteindront même des températures où ils entrent en phase vapeur. Dans ce processus, des matériaux exogènes sont également implantés puisqu’un type de roche appelé brèches d’impact est créé : les matériaux du corps et du projectile sont mélangés et compactés à haute pression.
Les perspectives ne sont pas roses pour la survie des substances volatiles, c’est-à-dire celles capables de fondre à des températures relativement basses. En fait, la présence d’eau sur la surface lunaire en quantités importantes était une grande inconnue. Jusqu’à maintenant.
Mosaïque d’une lame mince de la brèche régolithique lunaire NWA 2700 obtenue par l’auteur où l’on peut voir sur une grille millimétrique les minéraux qui composent le sol lunaire, incrustés dans ce type de roche à la suite d’impacts successifs
La découverte de la mission chinoise Chang’e-5
Sachant tout ce qui précède, nous pourrions penser que les surfaces des corps planétaires qui n’ont pas d’atmosphère, comme Mercure, la Lune ou l’astéroïde Vesta, devraient manquer d’eau, mais nous aurions tort. Ceci est confirmé par un nouvelle étude de l’académie chinoise des sciences qui, à partir des échantillons de régolithes rapportés par la mission chinoise Chang’e-5, vient de montrer que certaines sphérules de verre, produites après ces impacts avec des météoroïdes, sont particulièrement capables d’absorber des quantités d’eau très importantes.
En effet, les surfaces de ces sphérules sont continuellement baignées d’hydrogène et d’autres éléments chimiques qui composent le vent solaire, une sorte de souffle que notre étoile dégage en permanence et qui se dilate autour d’elle, baignant les corps planétaires qui l’entourent. .
Les éléments chimiques qui arrivent avec le vent solaire interagissent avec les sphérules vitreuses et, à leur surface, se forme de l’eau qui est retenue par un processus de diffusion dans sa structure minérale.
En effet, les cristaux de silicate sont particulièrement exposés à l’altération aqueuse, un processus qui les dégrade et qui semble également important dans les milieux exposés aux intempéries spatiales.
Des millions de tonnes d’eau sur la Lune
Au total, compte tenu du fait que ces sphérules produites par impact s’étendent dans le régolithe sur toute la surface lunaire, elles représentent une quantité non négligeable d’eau stockée. En fait, on estime qu’au total, il peut varier entre 30 et 30 milliards de tonnes, selon le nombre et la capacité de stockage dont ils disposent, ce qui semble être sujet à des variations dans leur composition.
Région lunaire autour du cratère Janssen montrant le niveau de cratérisation de surface, ainsi que l’insaisissable Mare Australe à la limite inférieure. Image obtenue par l’auteur de l’Observatoire du Montseny (B06)
Comme si cela ne suffisait pas, les matériaux chondritiques hydratés qui atteignent notre satellite naturel sont également implantés dans le régolithe qui forme sa surface. En effet, des groupes de chondrites carbonées hydratées ont implanté leurs composants sur la surface lunaire au fil des éons, enrichissant le régolithe lunaire et les brèches dites d’impact. Ces coquilles qui arrivent continuellement contiennent des minéraux hydratés : phyllosilicates, oxydes et carbonates qui sont le résultat de l’altération aqueuse des astéroïdes qui ont été trempés dans l’eau dans les temps anciens, des dizaines de millions d’années avant même que la Terre ne se forme.
Missions à la recherche d’eau et d’autres ressources
Il n’est pas surprenant que les missions récentes aient utilisé des instruments de pointe pour identifier les régions de la Lune riches en eau. C’est le cas de l’instrument russe Lunar Exploration Neutron Detector (LEND), qui a été conçu pour la mission interplanétaire Lunar Reconnaissance Orbiter 2009 (LRO), avec lequel la NASA a exploré en détail les futurs sites d’alunissage au pôle sud lunaire.
La base de cet instrument ingénieux est que les neutrons rebondissent d’atome en atome comme des boules de billard, perdant de l’énergie à chaque collision. Certains de ces neutrons s’échappent dans l’espace, où LEND les détecte.
Cependant, les zones du régolithe lunaire qui contiennent de l’hydrogène réduisent le nombre de neutrons qui s’échappent. Ainsi, afin de cartographier d’éventuels dépôts de glace, les scientifiques utilisent ce type de détecteur de neutrons.
Les résultats obtenus par les sondes utilisées à ce jour indiquent l’existence de dépôts d’eau gelée dans ces cratères et régions à l’abri du soleil en permanence.
La région entourant le cratère Cabeus au pôle sud lunaire a des zones avec une teneur en eau importante qui ont été analysées par le Lunar Reconnaissance Orbiter. Cela ne devrait pas nous surprendre qu’ils soient la cible de futures missions Artemis.
On peut se faire une idée de la pertinence de trouver des réserves d’eau sur la Lune mais aussi des difficultés intrinsèques à son extraction et à son utilisation. C’est précisément à partir du CSIC que nous travaillons sur ces techniques de réutilisation des ressources sur siteconnue sous le nom d’ISRU.
Comprendre en détail la nature et les propriétés des matériaux qui composent la surface lunaire est essentiel pour surmonter les difficultés technologiques liées à leur capacité à les utiliser pour relever de nouveaux défis. Pour cette raison, nous avons proposé l’utilisation d’un rover dans le cadre des missions Artemis pour entreprendre un programme de recherche de ressources à usage immédiat.
En fait, le développement des techniques ISRU sera la première étape à franchir dans les futures missions habitées de retour d’échantillons si vous souhaitez réduire leurs coûts, augmentant ainsi la faisabilité d’utiliser la Lune comme passerelle vers d’autres mondes. En fait, c’est ce que prévoit la soi-disant passerelle lunaire, actuellement en construction.
Dans ce scénario qui, aujourd’hui, semble futuriste, l’élément liquide sera indispensable pour générer de l’énergie ou encore, si nous parvenons à développer des systèmes de purification adéquats, ils pourraient être couramment utilisés par les astronautes ou pour terraformer des environnements proches des futures bases lunaires. .
**Cet article a été initialement publié leLa conversation.
