Dans des recherches qui pourraient s'avérer utiles aux futurs explorateurs lunaires, Des scientifiques de l'Université Brown ont créé la première carte quantitative de l'eau et de ses éléments constitutifs chimiques piégés dans la partie supérieure du sol lunaire.

L'étude, Publié dans Avancées scientifiques , s'appuie sur la découverte initiale en 2009 de l'eau et d'une molécule apparentée, l'hydroxyle, qui se compose d'un atome chacun d'hydrogène et d'oxygène dans le sol lunaire. La dernière étude utilise un nouvel étalonnage des données extraites du Moon Mineralogy Mapper de la NASA, qui a volé à bord du vaisseau spatial indien Chandrayaan-1, quantifier la quantité d'eau présente à l'échelle mondiale.

"La signature de l'eau est présente presque partout sur la surface lunaire, pas limité aux régions polaires comme indiqué précédemment, " a déclaré l'auteur principal de l'étude, Shuai Li, qui a effectué le travail alors qu'il était titulaire d'un doctorat. étudiant à l'Université Brown et est maintenant chercheur postdoctoral à l'Université d'Hawaï. "La quantité d'eau augmente vers les pôles et ne montre pas de différence significative entre les terrains de composition distincts."

La concentration en eau atteint une moyenne maximale d'environ 500 à 750 parties par million dans les latitudes plus élevées. Ce n'est pas beaucoup – moins que ce que l'on trouve dans les sables des déserts les plus secs de la Terre – mais ce n'est pas non plus rien.

"C'est une feuille de route pour savoir où l'eau existe à la surface de la Lune, " dit Ralph Milliken, professeur agrégé à Brown et co-auteur de Li. "Maintenant que nous avons ces cartes quantitatives indiquant où se trouve l'eau et en quelle quantité, nous pouvons commencer à réfléchir à l'intérêt d'extraire ou non, soit comme eau potable pour les astronautes, soit pour produire du carburant."

Les chercheurs disent que la façon dont l'eau est distribuée sur la Lune donne des indices sur sa source. La distribution est largement uniforme plutôt que tachetée, avec des concentrations diminuant progressivement vers l'équateur. Ce modèle est cohérent avec l'implantation via le vent solaire - le bombardement constant de protons du soleil, qui peut former de l'hydroxyle et de l'eau moléculaire une fois mis en place.

Bien que la majeure partie de l'eau cartographiée dans cette étude puisse être attribuée au vent solaire, il y avait des exceptions. Par exemple, les chercheurs ont trouvé des concentrations d'eau supérieures à la moyenne dans les dépôts volcaniques lunaires près de l'équateur de la Lune, où l'eau de fond dans le sol est rare. Plutôt que de venir du vent solaire, l'eau de ces dépôts localisés provient probablement des profondeurs du manteau lunaire et a fait éruption à la surface dans le magma lunaire. Li et Milliken ont rapporté ces résultats séparément en juillet de cette année.

L'étude a également révélé que la concentration de l'eau change au cours du jour lunaire à des latitudes inférieures à 60 degrés, passant de plus humide tôt le matin et le soir à presque sec vers midi lunaire. La fluctuation peut atteindre 200 parties par million.

"Nous ne savons pas exactement quel est le mécanisme de cette fluctuation, mais il nous dit que le processus de formation d'eau dans le sol lunaire est actif et se produit aujourd'hui, " a déclaré Milliken. " Cela soulève la possibilité que l'eau puisse se ré-accumuler après l'extraction, mais nous devons mieux comprendre la physique du pourquoi et du comment cela se produit pour comprendre l'échelle de temps sur laquelle l'eau peut être renouvelée."

Li dit que la recherche en laboratoire pourrait être utile pour mieux comprendre ces types de processus. "Nous espérons que cela motivera la communauté planétaire à poursuivre les expériences en laboratoire pour comprendre l'interaction du vent solaire avec le sol lunaire et les mécanismes possibles de la migration de l'eau à travers la surface lunaire sur ces échelles de temps relativement courtes, " il a dit.

Aussi utiles que soient les nouvelles cartes, ils laissent encore beaucoup de questions sans réponse sur l'eau lunaire. Le mappeur de minéralogie lunaire, qui a fourni les données pour la recherche, mesure la lumière réfléchie par la surface lunaire. Cela signifie qu'il ne peut pas chercher de l'eau dans des endroits qui sont en permanence à l'abri des rayons du soleil. De nombreux scientifiques pensent que ces régions ombragées en permanence, comme les sols des cratères d'impact dans les régions polaires de la Lune, pourrait contenir de gros dépôts ou de la glace d'eau.

"Ces dépôts de glace peuvent bien être là, " Milliken a dit, "mais parce qu'ils sont dans des zones ombragées, ce n'est pas quelque chose que nous pouvons facilement confirmer en utilisant ces données."

On ne sait pas non plus à quelle profondeur l'eau cartographiée dans l'étude s'enfonce dans le sol.

"Nous ne sentons que le millimètre supérieur du sol, et nous ne pouvons pas dire avec certitude à quoi ressemble la teneur en eau en dessous, " a déclaré Milliken. " La répartition de l'eau avec la profondeur pourrait faire une grande différence en termes de quantité d'eau réellement présente. "

Toujours, disent les chercheurs, l'étude fournit un bon point de départ pour réfléchir à la manière dont les ressources en eau lunaires pourraient être utilisées.

"Il reste à voir si l'extraction pourrait être faisable, ", a déclaré Milliken. "Mais ces résultats nous montrent quelle est la plage de disponibilité de l'eau à la surface afin que nous puissions commencer à réfléchir à l'endroit où nous pourrions vouloir aller pour l'obtenir et s'il est économiquement logique de le faire."