À l'aide de données recueillies il y a plus de deux décennies, des scientifiques du Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) à Laurel, Maryland, ont compilé la première carte complète des abondances d'hydrogène à la surface de la Lune. La carte identifie deux types de matériaux lunaires contenant de l'hydrogène amélioré et corrobore les idées précédentes sur l'hydrogène et l'eau lunaires, y compris les découvertes selon lesquelles l'eau a probablement joué un rôle dans la formation et la solidification originales de l'océan magmatique de la Lune.

David Lawrence, Patrick Peplowski et Jack Wilson d'APL, ainsi que Rick Elphic du centre de recherche Ames de la NASA, ont utilisé les données de neutrons orbitaux de la mission Lunar Prospector pour construire leur carte. La sonde, qui a été déployée par la NASA en 1998, a tourné autour de la Lune pendant un an et demi et a renvoyé la première preuve directe d'hydrogène amélioré aux pôles lunaires, avant d'impacter la surface lunaire.

Lorsqu'une étoile explose, elle libère des rayons cosmiques, c'est-à-dire des protons et des neutrons de haute énergie qui se déplacent dans l'espace à une vitesse proche de celle de la lumière. Lorsque ces rayons cosmiques entrent en contact avec la surface d'une planète ou d'une lune, ils brisent les atomes situés sur ces corps, envoyant voler des protons et des neutrons. Les scientifiques sont capables d'identifier un élément et de déterminer où et combien il existe en étudiant le mouvement de ces protons et neutrons.

"Imaginez que vous jouez à une partie de billard et que la bille blanche représente les neutrons et les boules de billard représentent l'hydrogène", a expliqué Lawrence. "Lorsque vous frappez une boule de billard avec votre boule blanche, la boule blanche arrête de bouger et la boule de billard est poussée en mouvement, car les deux objets ont la même masse. De même, lorsqu'un neutron entre en contact avec de l'hydrogène, il meurt et s'arrête de bouger. , et l'hydrogène est mis en mouvement. Ainsi, lorsque nous voyons moins de neutrons se déplacer, c'est une indication que de l'hydrogène est présent."

L'équipe a calibré les données pour quantifier la quantité d'hydrogène par la diminution correspondante des neutrons mesurée par le spectromètre à neutrons, l'un des cinq instruments montés sur Lunar Prospector pour compléter les cartes gravitationnelles et compositionnelles de la Lune. Les résultats ont été publiés dans le Journal of Geophysical Research :Planets .

"Nous avons pu combiner les données d'échantillons de sol lunaire des missions Apollo avec ce que nous avons mesuré depuis l'espace et enfin dresser pour la première fois une image complète de l'hydrogène lunaire", a poursuivi Lawrence.

La carte de l'équipe confirme l'amélioration de l'hydrogène dans deux types de matériaux lunaires. Le premier, au plateau d'Aristarchus, abrite le plus grand dépôt pyroclastique de la Lune. Ces dépôts sont des fragments de roche issus de volcans, corroborant les observations antérieures selon lesquelles l'hydrogène et/ou l'eau ont joué un rôle dans les événements magmatiques lunaires. Le second est constitué de roches de type KREEP. KREEP est un acronyme pour roche de lave lunaire qui signifie potassium (K), éléments de terres rares (REE) et phosphore (P).

"Lorsque la Lune s'est formée à l'origine, il est largement admis qu'il s'agissait de débris en fusion provenant d'un énorme impact avec la Terre", a déclaré Lawrence. "En refroidissant, des minéraux se sont formés à partir de la masse fondue, et KREEP est considéré comme le dernier type de matériau à cristalliser et à durcir."

Lawrence, qui faisait partie de l'équipe originale qui a étudié les données initiales de la mission Lunar Prospector en 1998, a déclaré que s'appuyer sur les efforts existants pour compléter une carte complète du voisin le plus proche de la Terre a pris du temps.

"La finalisation de l'analyse a pris un certain nombre d'années", a déclaré Lawrence. "Alors que nous triions tout, nous avons commencé à apporter des corrections aux données que nous avons découvertes n'étaient pas de l'hydrogène. Nous sommes revenus en arrière et avons affiné les analyses précédentes, et en grande partie, nous avons pu le faire grâce aux découvertes d'autres missions. Nous s'appuient continuellement sur les connaissances antérieures et pénètrent dans de nouveaux territoires."

Cette nouvelle carte complète non seulement l'inventaire de l'hydrogène sur la Lune, mais pourrait également permettre de quantifier la quantité d'hydrogène et d'eau présente sur la Lune à sa naissance. En 2013, les chercheurs de l'APL ont également confirmé la présence de glace d'eau aux pôles de la planète Mercure en utilisant les données du spectromètre à neutrons du vaisseau spatial MESSENGER construit par l'APL. Ces découvertes sont importantes non seulement pour comprendre le système solaire, mais aussi pour planifier l'exploration humaine future du système solaire. + Explorer plus loin

De l'eau sur la lune ?