Des scientifiques de la NASA montrent comment les ingrédients de l'eau pourraient être fabriqués à la surface de la lune, une usine chimique. Crédit :NASA Goddard Space Flight Center/Ernie Wright
Lorsqu'un flux de particules chargées connu sous le nom de vent solaire se déplace sur la surface de la Lune à 450 kilomètres par seconde (ou près de 1 million de miles par heure), ils enrichissent la surface de la Lune en ingrédients qui pourraient faire de l'eau, Des scientifiques de la NASA ont découvert.
A l'aide d'un programme informatique, les scientifiques ont simulé la chimie qui se déroule lorsque le vent solaire frappe la surface de la Lune. Alors que le Soleil envoie des protons vers la Lune, ils ont trouvé, ces particules interagissent avec les électrons de la surface lunaire, fabriquer des atomes d'hydrogène (H). Ces atomes migrent ensuite à travers la surface et s'accrochent aux abondants atomes d'oxygène (O) liés à la silice (SiO2) et à d'autres molécules oxygénées qui composent le sol lunaire, ou régolithe. Ensemble, l'hydrogène et l'oxygène forment la molécule hydroxyle (OH), un composant de l'eau, ou H2O.
"Nous pensons à l'eau comme cette spéciale, composé magique, " dit William M. Farrell, un physicien des plasmas au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, qui a aidé à développer la simulation. « Mais voici ce qui est incroyable :chaque roche a le potentiel de produire de l'eau, surtout après avoir été irradié par le vent solaire."
Comprendre combien d'eau - ou ses composants chimiques - est disponible sur la Lune est essentiel pour l'objectif de la NASA d'envoyer des humains y établir une présence permanente, dit Orenthal James Tucker, un physicien de Goddard qui a dirigé la recherche sur la simulation.
"Nous essayons d'en apprendre davantage sur la dynamique du transport de ressources précieuses comme l'hydrogène autour de la surface lunaire et dans toute son exosphère, ou atmosphère très ténue, afin que nous sachions où aller pour récolter ces ressources, " dit Tucker, qui a récemment décrit les résultats de la simulation dans la revue Planètes JGR .
Plusieurs engins spatiaux ont utilisé des instruments infrarouges qui mesurent la lumière émise par la Lune pour identifier la chimie de sa surface. Il s'agit notamment du vaisseau spatial Deep Impact de la NASA, qui a eu de nombreuses rencontres rapprochées avec le système Terre-Lune en route vers la comète 103P/Hartley 2; Le vaisseau spatial Cassini de la NASA, qui a passé la Lune en route vers Saturne; et Chandrayaan-1 de l'Inde, qui tournait autour de la Lune il y a une dizaine d'années. Tous ont trouvé des traces d'eau ou de ses composants (hydrogène ou hydroxyle).
Le soleil libère un flux constant de particules et de champs magnétiques appelés vent solaire. Ce vent solaire frappe les mondes à travers le système solaire avec des particules et des radiations - qui peuvent se propager jusqu'aux surfaces planétaires à moins d'être contrecarrées par une atmosphère, champ magnétique, ou les deux. Voici comment ces particules solaires interagissent avec quelques planètes sélectionnées et d'autres corps célestes. Crédit :Centre de vol spatial Goddard de la NASA/Mary Pat Hrybyk-Keith
Mais comment ces atomes et composés se forment sur la Lune est encore une question ouverte. Il est possible que les impacts de météores déclenchent les réactions chimiques nécessaires, mais de nombreux scientifiques pensent que le vent solaire est le principal moteur.
la simulation de Tucker, qui retrace le cycle de vie des atomes d'hydrogène sur la Lune, soutient l'idée du vent solaire.
« D'après des recherches antérieures, nous savons combien d'hydrogène provient du vent solaire, nous savons aussi ce qu'il y a dans l'atmosphère très mince de la Lune, et nous avons des mesures d'hydroxyle dans la surface, " a déclaré Tucker. " Ce que nous avons fait maintenant, c'est comprendre comment ces trois stocks d'hydrogène sont physiquement liés. "
Montrer comment les atomes d'hydrogène se comportent sur la Lune a aidé à comprendre pourquoi les engins spatiaux ont trouvé des fluctuations dans la quantité d'hydrogène dans différentes régions de la Lune. Moins d'hydrogène s'accumule dans les régions plus chaudes, comme l'équateur de la Lune, parce que les atomes d'hydrogène qui y sont déposés sont énergisés par le Soleil et dégazent rapidement de la surface dans l'exosphère, conclut l'équipe. Inversement, plus d'hydrogène semble s'accumuler dans la surface plus froide près des pôles car il y a moins de rayonnement solaire et le dégazage est ralenti.
Globalement, La simulation de Tucker montre qu'à mesure que le vent solaire souffle continuellement sur la surface de la Lune, il rompt les liaisons entre les atomes de silicium, le fer et l'oxygène qui composent la majorité du sol de la Lune. Cela laisse les atomes d'oxygène avec des liaisons non satisfaites. Alors que les atomes d'hydrogène traversent la surface de la Lune, ils sont temporairement piégés par l'oxygène non articulé (plus longtemps dans les régions froides que dans les régions chaudes). Ils flottent de O à O avant de finalement se diffuser dans l'atmosphère de la Lune, et, finalement, dans l'espace. "L'ensemble du processus est comme une usine chimique, " a déclaré Farrell.
Une ramification clé du résultat, Farrell a dit, est que chaque corps de silice exposé dans l'espace - de la Lune à un petit grain de poussière - a le potentiel de créer de l'hydroxyle et ainsi de devenir une usine chimique pour l'eau.
