Cette illustration met en évidence le cratère Clavius de la Lune avec une illustration représentant de l'eau piégée dans le sol lunaire là-bas, ainsi qu'une image de l'Observatoire stratosphérique de la NASA pour l'astronomie infrarouge (SOFIA) qui a trouvé de l'eau lunaire éclairée par le soleil. Crédit :NASA
L'Observatoire stratosphérique d'astronomie infrarouge de la NASA (SOFIA) a confirmé, pour la première fois, l'eau sur la surface ensoleillée de la Lune. Cette découverte indique que l'eau peut être distribuée à travers la surface lunaire, et non limité au froid, endroits ombragés.
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A titre de comparaison, le désert du Sahara a 100 fois plus d'eau que ce que SOFIA a détecté dans le sol lunaire. Malgré les petites sommes, la découverte soulève de nouvelles questions sur la façon dont l'eau est créée et comment elle persiste sur le dur, surface lunaire sans air.
L'eau est une ressource précieuse dans l'espace lointain et un ingrédient clé de la vie telle que nous la connaissons. Il reste à déterminer si l'eau trouvée par SOFIA est facilement accessible pour une utilisation en tant que ressource. Dans le cadre du programme Artemis de la NASA, l'agence est impatiente d'apprendre tout ce qu'elle peut sur la présence d'eau sur la Lune avant d'envoyer la première femme et le prochain homme sur la surface lunaire en 2024 et d'y établir une présence humaine durable d'ici la fin de la décennie.
Les résultats de SOFIA s'appuient sur des années de recherches antérieures examinant la présence d'eau sur la Lune. Lorsque les astronautes d'Apollo sont revenus de la Lune en 1969, on pensait qu'il était complètement sec. Missions orbitales et impacteuses au cours des 20 dernières années, tels que le satellite d'observation et de détection du cratère lunaire de la NASA, glace confirmée dans les cratères ombragés en permanence autour des pôles de la Lune. Pendant ce temps, plusieurs engins spatiaux, dont la mission Cassini et la mission comète Deep Impact, ainsi que la mission Chandrayaan-1 de l'Organisation indienne de recherche spatiale et le télescope infrarouge au sol de la NASA, a regardé largement à travers la surface lunaire et a trouvé des preuves d'hydratation dans les régions plus ensoleillées. Pourtant, ces missions n'ont pas été en mesure de distinguer définitivement la forme sous laquelle il était présent, que ce soit H2O ou OH.
"Avant les observations de la SOFIA, nous savions qu'il y avait une sorte d'hydratation, " a déclaré Casey Hanniball, l'auteur principal qui a publié les résultats de son travail de thèse à l'Université d'Hawaï à Mānoa à Honolulu. "Mais nous ne savions pas combien, si seulement, était en fait des molécules d'eau - comme nous en buvons tous les jours - ou quelque chose comme un nettoyant pour drains. »
SOFIA a offert un nouveau moyen de regarder la Lune. Voler à des altitudes allant jusqu'à 45, 000 pieds, cet avion de ligne Boeing 747SP modifié avec un télescope de 106 pouces de diamètre atteint plus de 99% de la vapeur d'eau dans l'atmosphère terrestre pour obtenir une vue plus claire de l'univers infrarouge. À l'aide de sa caméra infrarouge à objets faibles pour le télescope SOFIA (FORCAST), SOFIA a pu capter la longueur d'onde spécifique unique aux molécules d'eau, à 6,1 microns, et découvert une concentration relativement surprenante sous le soleil du cratère Clavius.
"Sans une atmosphère épaisse, l'eau sur la surface lunaire ensoleillée devrait juste être perdue dans l'espace, " dit Hanniball, qui est maintenant stagiaire postdoctoral au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "Pourtant, d'une manière ou d'une autre, nous le voyons. Quelque chose génère de l'eau, et quelque chose doit le piéger là-bas."
Plusieurs forces pourraient être en jeu dans la livraison ou la création de cette eau. Des micrométéorites pleuvent sur la surface lunaire, transporter de petites quantités d'eau, pourrait déposer de l'eau sur la surface lunaire lors de l'impact. Une autre possibilité est qu'il pourrait y avoir un processus en deux étapes par lequel le vent solaire du Soleil fournit de l'hydrogène à la surface lunaire et provoque une réaction chimique avec les minéraux contenant de l'oxygène dans le sol pour créer de l'hydroxyle. Pendant ce temps, le rayonnement du bombardement de micrométéorites pourrait transformer cet hydroxyle en eau.
La manière dont l'eau est ensuite stockée, ce qui permet de s'accumuler, soulève également des questions intrigantes. L'eau pourrait être piégée dans de minuscules structures en forme de billes dans le sol qui se forment à partir de la chaleur élevée créée par les impacts de micrométéorites. Une autre possibilité est que l'eau puisse être cachée entre des grains de sol lunaire et à l'abri de la lumière du soleil, ce qui la rend potentiellement un peu plus accessible que l'eau piégée dans des structures en forme de perles.
Pour une mission conçue pour regarder au loin, des objets sombres tels que des trous noirs, amas d'étoiles, et galaxies, Le coup de projecteur de SOFIA sur le voisin le plus proche et le plus brillant de la Terre était un départ du statu quo. Les opérateurs du télescope utilisent généralement une caméra de guidage pour suivre les étoiles, maintenir le télescope fermement verrouillé sur sa cible d'observation. Mais la Lune est si proche et brillante qu'elle remplit tout le champ de vision de la caméra de guidage. Sans étoiles visibles, il n'était pas clair si le télescope pouvait suivre la Lune de manière fiable. Pour le déterminer, en août 2018, les opérateurs ont décidé de tenter une observation test.
"C'était, En réalité, la première fois que SOFIA a regardé la Lune, et nous n'étions même pas tout à fait sûrs d'obtenir des données fiables, mais des questions sur l'eau de la Lune nous ont obligés à essayer, " dit Naseem Rangwala, Le scientifique du projet SOFIA au centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley en Californie. "C'est incroyable que cette découverte soit sortie de ce qui était essentiellement un test, et maintenant que nous savons que nous pouvons le faire, nous prévoyons plus de vols pour faire plus d'observations."
Les vols de suivi de SOFIA rechercheront de l'eau dans des endroits ensoleillés supplémentaires et pendant différentes phases lunaires pour en savoir plus sur la façon dont l'eau est produite, stocké, et a traversé la Lune. Les données s'ajouteront au travail des futures missions lunaires, tels que Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) de la NASA, pour créer les premières cartes des ressources en eau de la Lune pour l'exploration future de l'espace habité.
Dans le même numéro de Astronomie de la nature , les scientifiques ont publié un article utilisant des modèles théoriques et les données de Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, soulignant que l'eau pourrait être emprisonnée dans de petites ombres, où les températures restent en dessous de zéro, à travers plus de la Lune que prévu actuellement. T
"L'eau est une ressource précieuse, à la fois à des fins scientifiques et à l'usage de nos explorateurs, " dit Jacob Bleacher, scientifique en chef de l'exploration pour la direction de la mission d'exploration et d'opérations humaines de la NASA. "Si nous pouvons utiliser les ressources de la Lune, alors nous pourrons transporter moins d'eau et plus d'équipement pour permettre de nouvelles découvertes scientifiques. »
