Alors que des millions de personnes sur Terre profitent d'une vue spectaculaire sur une super lune le 14 décembre, une équipe de recherche financée par la NASA examine les résultats d'expériences de laboratoire récentes qui expliquent pourquoi la poussière "lévite" sur la lune.

La recherche d'un membre de l'Institut virtuel de recherche sur l'exploration du système solaire de la NASA (SSERVI), hébergé par le centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley, Californie, explique comment la poussière peut être transportée à travers de vastes régions au-dessus de la surface lunaire et des anneaux de Saturne, sans vent ni eau courante.

Connaître ces processus fondamentaux aide les scientifiques à comprendre comment la poussière et l'électricité statique se comportent sur les corps sans air, et comment ils affectent les systèmes mécaniques et électriques de surface. Cette recherche et d'autres SSERVI aident la NASA à combler les lacunes stratégiques clés des connaissances pour les corps sans air tels que les astéroïdes ou les lunes de Mars, Phobos et Déimos, qui sont probablement des tremplins tout au long de notre voyage vers Mars.

L'étude s'appuie sur des observations de l'ère Apollo à la récente mission de la comète Rosetta, et met fin à une question de longue date sur le transport de poussière électrostatique observé sur la lune et d'autres corps planétaires sans air. La recherche a été menée à l'Institut de modélisation du plasma, Atmosphères et poussières cosmiques à l'Université du Colorado à Boulder, et a été publié récemment dans le journal de Lettres de recherche géophysique .

Le phénomène apparaît sous la forme de banderoles à motif de rayons à haute altitude au-dessus de la surface lunaire rapportées par les astronautes d'Apollo, ainsi que des rayons radiaux apparaissant par intermittence vus pour la première fois par le vaisseau spatial Voyager au-dessus des anneaux de Saturne, et les dépôts de poussières fines, ou « mares à poussière » dans les cratères d'Eros. Ce sont tous des exemples de transport de poussière à travers de vastes régions sans vent ni eau courante. Les scientifiques pensaient que les processus de poussière électrostatique pourraient expliquer ces observations spatiales, mais jusqu'à présent, il n'y avait aucune étude pour soutenir ces explications.

Mihaly Horanyi de l'Université du Colorado à Boulder et son équipe ont enregistré des particules de poussière de la taille d'un micron sautant de plusieurs centimètres de haut sous un rayonnement ultraviolet (UV) ou une exposition à des plasmas. Sur la lune terrestre, ces particules de poussière auraient été soulevées à plus de 4 pouces (10 centimètres) au-dessus de la surface lunaire, amenant les chercheurs à conclure que la "lueur de l'horizon" de la lune, vue sur les images prises par Surveyor 5, 6, et 7 il y a cinq décennies—peut avoir été causé en partie par la diffusion de la lumière du soleil dans un nuage de particules de poussière soulevées électrostatiquement.

"Ce nouveau 'modèle de charge patché' a résolu un mécanisme fondamental de chargement et de transport de la poussière, qui intrigue les scientifiques depuis des décennies, " dit Xu Wang, le premier auteur de l'article.

L'une des principales découvertes scientifiques est que l'émission et la réabsorption d'électrons photo/secondaires au niveau des parois des microcavités formées entre les particules de poussière voisines peuvent générer des charges électriques étonnamment élevées et des forces de répulsion particule-particule intenses. Cela peut provoquer le déplacement et le soulèvement des particules de poussière de la surface, ou "léviter". Et pas seulement des particules de poussière de taille unique, de gros agrégats peuvent également être lissés.

"Nous nous attendons à ce que les particules de poussière se mobilisent et se transportent électrostatiquement sur toute la surface lunaire, ainsi que la surface de tout autre corps planétaire sans air, " dit Wang. " Si c'est le cas, l'activité électrostatique de la poussière peut également être responsable de la dégradation des rétroréflecteurs sur la surface lunaire."

Les observations en laboratoire ont également montré que les surfaces poussiéreuses devenaient lisses en raison de la mobilisation de la poussière. Ces processus électrostatiques de poussière pourraient aider à expliquer la formation des « mares de poussière » sur l'astéroïde Eros et la comète 67P, et la surface étonnamment lisse du satellite glacé Atlas de Saturne.