• Home
  • Chimie
  • Astronomie
  • Énergie
  • La nature
  • Biologie
  • Physique
  • Électronique
  •  science >> Science >  >> Astronomie
    Un petit grain de poussière de lune, un pas de géant pour les études lunaires

    Un petit grain de terre lunaire rapporté par Apollo 17, grossie au microscope électronique à balayage. Crédit :(c) Jennika Greer, Musée du Champ

    En 1972, La NASA a envoyé sa dernière équipe d'astronautes sur la Lune dans le cadre de la mission Apollo 17. Ces astronautes ont ramené une partie de la Lune sur Terre afin que les scientifiques puissent continuer à étudier le sol lunaire dans leurs laboratoires. Comme nous ne sommes pas retournés sur la Lune depuis près de 50 ans, chaque échantillon lunaire est précieux. Nous devons les faire compter pour les chercheurs maintenant et à l'avenir. Dans une nouvelle étude en Météorites et sciences planétaires , les scientifiques ont trouvé une nouvelle façon d'analyser la chimie du sol de la Lune en utilisant un seul grain de poussière. Leur technique peut nous aider à en savoir plus sur les conditions à la surface de la Lune et la formation de ressources précieuses comme l'eau et l'hélium là-bas.

    "Nous analysons des roches depuis l'espace, atome par atome, " dit Jennika Greer, le premier auteur de l'article et un doctorat. étudiant au Field Museum et à l'Université de Chicago. " C'est la première fois qu'un échantillon lunaire est étudié comme celui-ci. Nous utilisons une technique dont beaucoup de géologues n'ont même pas entendu parler.

    "Nous pouvons appliquer cette technique à des échantillons que personne n'a étudiés, " Philippe Heck, conservateur au Field Museum, professeur agrégé à l'Université de Chicago, et co-auteur de l'article, ajoute. "Vous êtes presque assuré de trouver quelque chose de nouveau ou d'inattendu. Cette technique a une sensibilité et une résolution si élevées, vous trouvez des choses que vous ne trouveriez pas autrement et n'utilisez qu'une petite partie de l'échantillon."

    La technique est appelée tomographie par sonde atomique (APT), et il est normalement utilisé par les scientifiques des matériaux qui travaillent à l'amélioration des processus industriels comme la fabrication de l'acier et des nanofils. Mais sa capacité à analyser de minuscules quantités de matériaux en fait un bon candidat pour l'étude d'échantillons lunaires. L'échantillon d'Apollo 17 contient 111 kilogrammes (245 livres) de roches lunaires et de sol - le grand schéma des choses, pas beaucoup, les chercheurs doivent donc l'utiliser à bon escient. L'analyse de Greer n'a nécessité qu'un seul grain de sol, à peu près aussi large qu'un cheveu humain. Dans ce petit grain, elle a identifié les produits de l'altération spatiale, fer pur, eau et hélium, celui formé par les interactions du sol lunaire avec l'environnement spatial. Extraire ces précieuses ressources du sol lunaire pourrait aider les futurs astronautes à poursuivre leurs activités sur la Lune.

    Un petit, morceau aiguisé d'un grain de poussière de lune, seulement quelques centaines d'atomes de large. Crédit :(c) Jennika Greer, Musée du Champ

    Pour étudier le petit grain, Greer a utilisé un faisceau focalisé d'atomes chargés pour sculpter un minuscule, pointe ultra-pointue dans sa surface. Cette pointe n'avait que quelques centaines d'atomes de large - à titre de comparaison, une feuille de papier a des centaines de milliers d'atomes d'épaisseur. "On peut utiliser l'expression nanomenuiserie, " dit Philipp Heck. " Comme un charpentier façonne le bois, nous le faisons à l'échelle nanométrique pour les minéraux."

    Une fois l'échantillon à l'intérieur de la sonde atomique de la Northwestern University, Greer l'a zappé avec un laser pour faire tomber les atomes un par un. Au fur et à mesure que les atomes s'envolaient de l'échantillon, ils ont heurté une plaque de détection. éléments plus lourds, comme le fer, mettent plus de temps à atteindre le détecteur que les éléments plus légers, comme l'hydrogène. En mesurant le temps entre le tir laser et l'atome frappant le détecteur, l'instrument est capable de déterminer le type d'atome à cette position et sa charge. Finalement, Greer a reconstruit les données en trois dimensions, en utilisant un point codé par couleur pour chaque atome et molécule pour créer une carte 3-D à l'échelle nanométrique de la poussière de la Lune.

    C'est la première fois que les scientifiques peuvent voir à la fois le type d'atomes et leur emplacement exact dans un grain de sol lunaire. Alors que l'APT est une technique bien connue en science des matériaux, personne n'avait jamais essayé de l'utiliser pour des échantillons lunaires auparavant. Greer et Heck encouragent d'autres cosmochimistes à l'essayer. « C'est idéal pour caractériser de manière exhaustive de petits volumes d'échantillons précieux, " dit Greer. " Nous avons ces missions vraiment passionnantes comme Hayabusa2 et OSIRIS-REx qui reviennent bientôt sur Terre - des vaisseaux spatiaux sans équipage ramassant de minuscules morceaux d'astéroïdes. C'est une technique qui doit absolument être appliquée à ce qu'ils rapportent car elle utilise si peu de matériel mais fournit tellement d'informations."

    L'étude du sol depuis la surface de la lune donne aux scientifiques un aperçu d'une force importante au sein de notre système solaire :l'altération spatiale. L'espace est un environnement hostile, avec de minuscules météorites, flux de particules provenant du Soleil, et le rayonnement sous forme de rayons solaires et cosmiques. Alors que l'atmosphère terrestre nous protège des intempéries de l'espace, d'autres corps comme la Lune et les astéroïdes n'ont pas d'atmosphère. Par conséquent, le sol à la surface de la Lune a subi des changements causés par l'altération spatiale, ce qui la rend fondamentalement différente de la roche dont est composé le reste de la Lune. C'est un peu comme un cornet de crème glacée trempé dans du chocolat :la surface extérieure ne correspond pas à ce qu'il y a à l'intérieur. Avec APT, les scientifiques peuvent rechercher des différences entre les surfaces altérées par l'espace et la saleté lunaire non exposée d'une manière qu'aucune autre méthode ne peut faire. En comprenant les types de processus qui font que ces différences se produisent, ils peuvent prédire avec plus de précision ce qui se trouve juste sous la surface des lunes et des astéroïdes qui sont trop éloignés pour être ramenés sur Terre.

    L'astronaute et géologue d'Apollo 17 Harrison Schmitt en 1972 a collecté des échantillons de sol lunaire qui seraient plus tard utilisés dans cette étude. Crédit :NASA

    Parce que l'étude de Greer a utilisé une pointe nanométrique, son grain original de poussière lunaire est toujours disponible pour de futures expériences. Cela signifie que de nouvelles générations de scientifiques peuvent faire de nouvelles découvertes et prédictions à partir du même échantillon précieux. « Il y a cinquante ans, personne ne s'attendait à ce que quelqu'un analyse un échantillon avec cette technique, et en n'utilisant qu'un tout petit peu d'un grain, " Heck déclare. " Des milliers de ces grains pourraient être sur le gant d'un astronaute, et ce serait une matière suffisante pour une grande étude."

    Greer et Heck soulignent la nécessité de missions où les astronautes rapportent des échantillons physiques en raison de la variété des terrains dans l'espace. "Si vous n'analysez que l'altération spatiale à partir d'un seul endroit sur la Lune, c'est comme analyser uniquement les intempéries sur Terre dans une chaîne de montagnes, " dit Greer. Nous devons aller dans d'autres endroits et objets pour comprendre l'altération de l'espace de la même manière que nous devons vérifier différents endroits sur Terre comme le sable dans les déserts et les affleurements dans les chaînes de montagnes sur Terre. "

    Nous ne savons pas encore quelles surprises nous pourrions trouver à cause de l'altération spatiale. "Il est important de comprendre ces matériaux en laboratoire afin de comprendre ce que nous voyons lorsque nous regardons à travers un télescope, " dit Greer. " A cause de quelque chose comme ça, nous comprenons à quoi ressemble l'environnement sur la Lune. Cela va bien au-delà de ce que les astronautes sont capables de nous dire lorsqu'ils marchent sur la Lune. Ce petit grain préserve des millions d'années d'histoire.

    Les résultats de cette étude ont convaincu la NASA de financer l'équipe Field Museum and Northwestern et ses collègues de Purdue pendant les trois prochaines années pour étudier différents types de poussière lunaire avec APT afin de quantifier sa teneur en eau et d'étudier d'autres aspects de l'altération spatiale.


    © Science https://fr.scienceaq.com