Comme un caméléon du ciel nocturne, la lune change souvent d'apparence. Il peut paraître plus grand, plus clair ou plus rouge, par exemple, en raison de ses phases, sa position dans le système solaire ou de la fumée dans l'atmosphère terrestre. (Il n'est pas fait de fromage vert, toutefois.)

Un autre facteur dans son apparence est la taille et la forme des particules de poussière de lune, les petits grains de roche qui couvrent la surface de la lune. Des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) mesurent désormais des particules de poussière de lune plus fines que jamais auparavant, un pas vers une explication plus précise de la couleur et de la luminosité apparentes de la lune. Cela pourrait à son tour aider à améliorer le suivi des modèles météorologiques et d'autres phénomènes par les caméras satellites qui utilisent la lune comme source d'étalonnage.

Les chercheurs et collaborateurs du NIST ont développé une méthode complexe de mesure de la forme tridimensionnelle exacte de 25 particules de poussière de lune collectées lors de la mission Apollo 11 en 1969. L'équipe comprend des chercheurs de l'Air Force Research Laboratory, le Space Science Institute et l'Université du Missouri-Kansas City.

Ces chercheurs étudient la poussière de lune depuis plusieurs années. Mais comme décrit dans un nouveau journal, ils ont maintenant la tomodensitométrie nanométrique à rayons X (XCT), ce qui leur a permis d'examiner la forme de particules aussi petites que 400 nanomètres (milliardièmes de mètre) de longueur.

L'équipe de recherche a développé une méthode de mesure et d'analyse informatique de la façon dont les particules de poussière diffusent la lumière. Les études de suivi incluront beaucoup plus de particules, et relient plus clairement leur forme à la diffusion de la lumière. Les chercheurs sont particulièrement intéressés par une caractéristique appelée « albédo, " Moonspeak pour la quantité de lumière ou de rayonnement qu'il réfléchit.

La recette pour mesurer la nanopoussière de la lune est compliquée. Vous devez d'abord le mélanger avec quelque chose, comme pour faire une omelette, puis allumez-le sur un bâton pendant des heures comme un poulet rôti. Les pailles et les épingles de couturière sont également de la partie.

"La procédure est élaborée car il est difficile d'obtenir une petite particule par elle-même, mais il faut mesurer beaucoup de particules pour de bonnes statistiques, puisqu'ils sont répartis au hasard en taille et en forme, ", a déclaré Ed Garboczi, membre du NIST.

"Comme ils sont si petits et parce qu'ils ne se présentent qu'en poudre, une seule particule doit être séparée de toutes les autres, " a poursuivi Garboczi. " Ils sont trop petits pour le faire à la main, du moins pas en quantité, ils doivent donc être soigneusement dispersés dans un milieu. Le médium doit aussi figer leur mouvement mécanique, afin de pouvoir obtenir de bonnes images XCT. S'il y a un mouvement des particules pendant les quelques heures du scan XCT, alors les images seront très floues et généralement inexploitables. La forme finale de l'échantillon doit également être compatible avec le rapprochement de la source de rayons X et de la caméra de l'échantillon pendant sa rotation, donc un étroit, le cylindre droit est le meilleur."

La procédure consistait à mélanger le matériau Apollo 11 dans de l'époxy, qui a ensuite été égoutté sur l'extérieur d'une petite paille pour obtenir une fine couche. De petits morceaux de cette couche ont ensuite été retirés de la paille et montés sur des épingles de couturière, qui ont été insérés dans l'instrument XCT.

La machine XCT a généré des images radiographiques des échantillons qui ont été reconstruits par logiciel en tranches. Le logiciel NIST a empilé les tranches en une image 3D, puis l'a convertie dans un format qui classait les unités de volume, ou voxels, que ce soit à l'intérieur ou à l'extérieur des particules. Les formes de particules 3D ont été identifiées informatiquement à partir de ces images segmentées. Les voxels composant chaque particule ont été enregistrés dans des fichiers séparés qui ont été transmis à un logiciel pour résoudre les problèmes de diffusion électromagnétique dans la gamme de fréquences visible à infrarouge.

Les résultats ont indiqué que la couleur de la lumière absorbée par une particule de poussière de lune est très sensible à sa forme et peut être significativement différente de celle des particules sphériques ou ellipsoïdales de la même taille. Cela ne signifie pas grand-chose pour les chercheurs, pour l'instant.

"Ceci est notre premier regard sur l'influence des formes réelles des particules lunaires sur la diffusion de la lumière et se concentre sur certaines propriétés fondamentales des particules, " a déclaré le co-auteur Jay Goguen du Space Science Institute. " Les modèles développés ici constituent la base des calculs futurs qui pourraient modéliser les observations du spectre, la luminosité et la polarisation de la surface de la lune et comment ces quantités observées changent au cours des phases de la lune."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation du NIST. Lisez l'histoire originale ici.