De puissantes tempêtes solaires peuvent charger le sol par temps glacial, régions ombragées en permanence près des pôles lunaires, et peut éventuellement produire des "étincelles" qui pourraient vaporiser et faire fondre le sol, peut-être autant que les impacts de météorites, selon une recherche financée par la NASA. Cette altération peut devenir évidente lors de l'analyse de futurs échantillons de ces régions qui pourraient détenir la clé pour comprendre l'histoire de la lune et du système solaire.

La lune n'a presque pas d'atmosphère, sa surface est donc exposée à l'environnement spatial difficile. Les impacts de petits météorites barattent ou "jardinent" constamment la couche supérieure de la poussière et de la roche, appelé régolithe, sur la Lune. "Environ 10 pour cent de cette couche jardinée a été fondue ou vaporisée par des impacts de météorites, " a déclaré Andrew Jordan de l'Université du New Hampshire, Durham. "Nous avons découvert que dans les régions ombragées en permanence de la lune, les étincelles des tempêtes solaires pourraient fondre ou vaporiser un pourcentage similaire. » Jordan est l'auteur principal d'un article sur cette recherche publié en ligne dans Icare 31 août 2016.

Activité solaire explosive, comme les fusées éclairantes et les éjections de masse coronale, souffle très énergique, particules chargées électriquement dans l'espace. L'atmosphère terrestre nous protège de la plupart de ces radiations, mais sur la lune, ces particules, les ions et les électrons, s'écrasent directement sur la surface. Ils s'accumulent en deux couches sous la surface; les ions volumineux ne peuvent pas pénétrer profondément car ils sont plus susceptibles de frapper des atomes dans le régolithe, ils forment donc une couche plus proche de la surface tandis que les minuscules électrons glissent à travers et forment une couche plus profonde. Les ions ont une charge positive tandis que les électrons portent une charge négative. Puisque les charges opposées s'attirent, normalement, ces charges s'écoulent l'une vers l'autre et s'équilibrent.

En août 2014, cependant, L'équipe de Jordan a publié des résultats de simulation prédisant que de fortes tempêtes solaires feraient en sorte que le régolithe dans les régions d'ombre permanente (PSR) de la lune accumulerait une charge dans ces deux couches jusqu'à ce qu'il soit libéré de manière explosive, comme un coup de foudre miniature. Les PSR sont si froids que le régolithe devient un très mauvais conducteur d'électricité. Par conséquent, lors d'intenses tempêtes solaires, le régolithe devrait dissiper l'accumulation de charge trop lentement pour éviter les effets destructeurs d'une décharge électrique soudaine, appelé claquage diélectrique. La recherche estime dans quelle mesure ce processus peut altérer le régolithe.

"Ce processus n'est pas complètement nouveau pour la science spatiale - des décharges électrostatiques peuvent se produire dans n'importe quel matériau (diélectrique) mal conducteur exposé à un rayonnement spatial intense, et est en fait la principale cause d'anomalies des engins spatiaux, " a déclaré Timothy Stubbs du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, un co-auteur de l'article. L'analyse de l'équipe s'est basée sur cette expérience. À partir d'études d'engins spatiaux et d'analyses d'échantillons des missions lunaires Apollo de la NASA, les chercheurs savaient à quelle fréquence de grandes tempêtes solaires se produisent. D'après les recherches lunaires précédentes, ils ont estimé que le millimètre supérieur du régolithe serait enterré par des impacts de météorites après environ un million d'années, il serait donc trop profond pour être soumis à une recharge électrique pendant les tempêtes solaires. Ensuite, ils ont estimé l'énergie qui serait déposée sur un million d'années par les impacts de météorites et la panne diélectrique provoquée par les tempêtes solaires, et a constaté que chaque processus libère suffisamment d'énergie pour modifier le régolithe d'une quantité similaire.

"Des expériences en laboratoire montrent que le claquage diélectrique est un processus explosif à petite échelle, " dit Jordan. " Pendant la panne, les canaux pourraient être fondus et vaporisés à travers les grains de sol. Certains grains peuvent même être détruits par la minuscule explosion. Les PSR sont des emplacements importants sur la lune, car ils contiennent des indices sur l'histoire de la lune, comme le rôle qu'a joué un matériau facilement vaporisé comme l'eau. Mais pour déchiffrer cette histoire, nous devons savoir en quoi les PSR ne sont pas vierges; C'est, comment ils ont été altérés par l'environnement spatial, y compris les tempêtes solaires et les impacts de météorites."

La prochaine étape consiste à rechercher des preuves de panne diélectrique dans les PSR et à déterminer si cela pourrait se produire dans d'autres zones de la lune. Les observations du vaisseau spatial Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA indiquent que le sol dans les PSR est plus poreux ou "moelleux" que d'autres zones, ce à quoi on pourrait s'attendre si la panne détruisait certains des grains du sol là-bas. Cependant, expériences, certains déjà en cours, sont nécessaires pour confirmer que la panne est responsable de cela. Aussi, la nuit lunaire est longue - environ deux semaines - elle peut donc devenir suffisamment froide pour qu'une panne se produise dans d'autres zones de la lune, selon l'équipe. Il se peut même qu'il y ait du matériel " étincelé " dans les échantillons d'Apollo, mais la difficulté serait de déterminer si ce matériau a été altéré par une panne ou un impact météoroïde. L'équipe travaille avec des scientifiques du laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins sur des expériences pour voir comment la dégradation affecte le régolithe et pour rechercher des signatures révélatrices qui pourraient le distinguer des effets des impacts de météorites.