Une carte de gravité en air libre à haute résolution basée sur les données renvoyées par la mission Gravity Recovery and Interior Laboratory de la NASA, superposé sur le terrain basé sur l'altimètre et les données de caméra de Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA. La vue est au sud, avec le pôle sud près de l'horizon en haut à gauche. Le terminateur traverse le bord oriental du bassin de Schrödinger. La gravité est peinte sur les zones situées à l'intérieur ou à proximité du côté nuit. Le rouge correspond aux excès de masse et le bleu aux déficits de masse. Crédit :Studio de visualisation scientifique de la NASA
La région du pôle sud de la Lune abrite certains des environnements les plus extrêmes du système solaire :il fait incroyablement froid, massivement cratérisé, et a des zones qui sont soit constamment baignées de soleil, soit dans l'obscurité. C'est précisément pourquoi la NASA souhaite y envoyer des astronautes en 2024 dans le cadre de son programme Artemis.
La caractéristique la plus attrayante de cette région la plus au sud est les cratères, dont certains ne voient jamais la lumière du jour atteindre leurs étages. La raison en est le faible angle de la lumière solaire frappant la surface aux pôles. A une personne debout au pôle sud lunaire, le Soleil apparaîtrait à l'horizon, éclairant la surface latéralement, et, Donc, écumant principalement les bords de certains cratères tout en laissant leurs intérieurs profonds dans l'ombre.
En raison de l'obscurité permanente, Le Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA a mesuré les températures les plus froides du système solaire à l'intérieur de ces cratères, qui sont devenus des environnements parfaits pour préserver des matériaux comme l'eau pendant des éons. Ou alors nous avons pensé.
Il s'avère que malgré la température qui descend à -388 degrés Fahrenheit (-233 Celsius) et peut vraisemblablement garder le gel enfermé dans le sol pratiquement pour toujours, l'eau s'échappe lentement par le haut, couche super mince (plus mince que la largeur d'un globule rouge) de la surface de la Lune. Des scientifiques de la NASA ont récemment rapporté cette découverte dans un article de la revue Lettres de recherche géophysique .
"Les gens pensent que certaines zones de ces cratères polaires piègent l'eau et c'est tout, " dit William M. Farrell, un physicien des plasmas au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, qui a dirigé les recherches sur le gel lunaire. "Mais il y a des particules de vent solaire et des météorites qui frappent la surface, et ils peuvent entraîner des réactions qui se produisent généralement à des températures de surface plus chaudes. C'est quelque chose qui n'a pas été souligné."
Contrairement à la Terre, avec son ambiance feutrée, la Lune n'a pas d'atmosphère pour protéger sa surface. Ainsi, lorsque le Soleil projette des particules chargées appelées vent solaire dans le système solaire, certains d'entre eux bombardent la surface de la Lune et projettent des molécules d'eau qui rebondissent vers de nouveaux emplacements.
De même, des météorites capricieuses s'écrasent constamment à la surface et déracinent le sol mêlé à des morceaux d'eau gelés. Les météorites peuvent projeter ces particules de sol - qui sont plusieurs fois plus petites que la largeur d'un cheveu humain - jusqu'à 30 kilomètres du site d'impact, en fonction de la taille du météoroïde. Les particules peuvent voyager si loin parce que la Lune a une faible gravité et pas d'air pour ralentir les choses :"Donc, chaque fois que vous avez un de ces impacts, une très fine couche de grains de glace s'étale sur la surface, exposé à la chaleur du Soleil et à l'environnement spatial, et éventuellement sublimé ou perdu au profit d'autres processus environnementaux, " a déclaré Dana Hurley, un scientifique planétaire au laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins à Laurel, Maryland.
Bien qu'il soit important de considérer que même dans les cratères ombragés, l'eau s'infiltre lentement, il est possible que de l'eau soit ajoutée, trop, notent les auteurs de l'article. Des comètes glacées qui s'écrasent sur la Lune, plus le vent solaire, pourrait le reconstituer dans le cadre d'un cycle mondial de l'eau ; c'est quelque chose que les scientifiques essaient de comprendre. En outre, on ne sait pas combien d'eau il y a. Se trouve-t-il uniquement dans la couche supérieure de la surface de la Lune ou s'étend-il profondément dans la croûte de la Lune, les scientifiques se demandent?
Dans les deux cas, la couche supérieure des planchers des cratères polaires est retravaillée sur des milliers d'années, selon les calculs de Farrell, Hurley, et leur équipe. Par conséquent, les faibles plaques de givre que les scientifiques ont détectées aux pôles à l'aide d'instruments tels que l'instrument Lyman Alpha Mapping Project (LAMP) de LRO pourraient n'être que de 2, 000 ans, au lieu de millions ou de milliards d'années comme certains pourraient s'y attendre, L'équipe de Farrell a estimé. "Nous ne pouvons pas considérer ces cratères comme des points morts glacés, " il a noté.
Cratère ombragé en permanence sur la Lune. Crédit :Goddard Space Flight Center de la NASA
Pour confirmer les calculs de son équipe, Farrell a dit, un futur instrument capable de détecter la vapeur d'eau devrait trouver, au-dessus de la surface de la Lune, une à 10 molécules d'eau par centimètre cube qui ont été libérées par les impacts.
La bonne nouvelle pour l'exploration lunaire future
Pour la science et l'exploration à venir, la diffusion de particules d'eau pourrait être une excellente nouvelle. Cela signifie que les astronautes n'auront peut-être pas besoin de se soumettre, ainsi que leurs instruments, à l'environnement hostile des sols ombragés des cratères afin de trouver un sol riche en eau - ils pourraient simplement le trouver dans les régions ensoleillées à proximité.
"Cette recherche nous dit que les météoroïdes font une partie du travail pour nous et transportent du matériel des endroits les plus froids vers certaines des régions frontalières où les astronautes peuvent y accéder avec un rover à énergie solaire, " Hurley a déclaré. "Cela nous dit également que ce que nous devons faire est d'aller à la surface de l'une de ces régions et d'obtenir des données de première main sur ce qui se passe."
Arriver à la surface lunaire permettrait d'évaluer beaucoup plus facilement la quantité d'eau sur la Lune. Parce qu'identifier l'eau de loin, en particulier dans les cratères ombragés en permanence, est une affaire délicate. The primary way that scientists find water is through remote sensing instruments that can identify what chemical elements things are made of based on the light they reflect or absorb. "But for that, you need a light source, " Hurley said. "And by definition, these permanently shadowed regions don't have a strong one."
Understanding the Water Environment on the Moon
Until NASA astronauts get back to the Moon to dig up some soil, or the agency sends new instruments near the surface that can sniff out floating water molecules, the research team's theory about the influence of meteoroids on the environment inside shadowed craters could help chip away at some of the mysteries surrounding the Moon's water. It already has helped scientists understand if the uppermost surface water is new or ancient, or how it may migrate around the Moon. Another thing meteoroid impacts to the crater floors could help explain is why scientists are finding patches of wispy frost diluted in regolith, or Moon soil, rather than blocks of pure water ice.
Even though water questions abound, it's important to remember, Farrell said, that it was only in the last decade that scientists found evidence that the Moon is not a dry, dead rock, as many had long assumed. The LRO, with its thousands of orbits and 1 petabyte of returned science data (equivalent to about 200, 000, high-definition, feature-length films streamed online), has been instrumental. So has the Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS), which revealed frozen water after purposely crashing into Cabeus crater in 2009 and releasing a plume of preserved material from the crater floor that included water.
"We suspected there was water at the poles and learned for sure from LCROSS, but we now have evidence that there's water at mid latitudes, " Farrell said. "We also have evidence that there's water coming from micrometeoroid impacts, and we have measurements of frost. But the question is, how are all these water sources related?"
That's a question Farrell and his colleagues are closer to answering than ever before.
