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En octobre 2009, le module Centaur s'était détaché de la sonde LCROSS (Lunar Crater Remote Observation and Sensing Satellite) pour être projeté au fond du cratère Cabeus, au pôle sud de la Lune. L'idée était de provoquer la formation d'un panache de poussières, de gaz et de débris dans lequel l'analyse spectrale pouvait mettre en évidence la présence de molécules d'eau ou de particules de glace.
Les planétologues suspectaient depuis longtemps la présence de glace au fond de certains cratères des pôles lunaires. Il faut savoir que l'orbite de la Lune plonge le fond de ces cratères dans une ombre perpétuelle depuis au moins des centaines de millions d'années. Lors de l'impact de comètes à la surface de la Lune, de l'eau pouvait donc s'être accumulée au fond de ces cratères sous forme de glace.
Si tel était le cas, ces sources d'eau potentielles seraient d'une grande importance pour l'établissement d'une base lunaire permanente. De l'eau pourrait aussi servir de matériaumatériau de base pour la production d'hydrogènehydrogène ou d'oxygèneoxygène liquidesliquides, qui à leur tour pourraient servir de carburant ou permettre des synthèses chimiques intéressantes.
La Lune elle-même est très pauvre en eau, comme l'ont confirmé les observations de Kaguya, probablement à cause de sa formation à partir d'une collision entre la Terre primitive de l'HadéenHadéen et un corps céleste de la taille de Mars (baptisé Théia). La majorité de la matièrematière de la jeune Lune ayant été portée à très hautes températures, toute l'eau initiale qu'elle contenait est partie dans l'espace. De même, par sa petite taille, elle a été incapable de retenir une atmosphèreatmosphère ou de l'eau apportée par des comètes, ou des micrométéorites, excepté peut-être, comme on l'a vu, dans des cratères polaires.
Vue d'artiste du module Centaur se détachant de LCROSS. © Nasa
Contrairement aux prévisions, un grand panache de débris observable sur Terre n'a pas résulté de l'impact du module Centaur et l'obtention d'analyses robustes prouvant la présence d'eau n'a pas été facile. Malgré cela, la NasaNasa avait fini par annoncer l'existence d'eau dans les éjectas issus du cratère Cabeus et même des grains de glace presque pure.
De multiples instruments à l’étude du pôle sud lunaire
En complément des instruments de LCROSSLCROSS, ceux d'une autre sonde, LRO (Lunar Reconnaissance OrbiterLunar Reconnaissance Orbiter), avaient été mis à contribution pour observer les éjectas et plus généralement les régions du pôle sud lunaire.
Avant l'impact du 9 octobre, le Lunar Orbiter LaserLaser Altimeter (LOLA) avait par exemple été utilisé pour cartographier en 3D ces régions lunaires. Une simulation informatiquesimulation informatique a pu reproduire l'évolution des ombres au fond des cratères lunaires et repérer ceux susceptibles de contenir de la glace protégée des rayons du SoleilSoleil depuis des milliards d'années. C'est ainsi que le cratère Cabeus, considéré comme l'un des plus froids, avait été choisi comme lieu de l'impact du module Centaur.
Un autre instrument de LRO avait également été utilisé. Les analyses des données fournies permettent aujourd'hui aux planétologues de publier dans Science un article suggérant que les réserves d'eau au pôle sud pourraient être plus importantes que prévu.
Une vidéo de présentation de LRO et de son instrument, Diviner, à la recherche de la glace au pôle sud. © Nasa
En effet, les observations dans l'infrarougeinfrarouge du Diviner Lunar Radiometer ont permis de modéliser les températures de la surface des régions du pôle sud mais également légèrement en dessous. On a découvert que certains endroits, même parfois exposés aux rayons du Soleil, étaient plus froids qu'on ne le pensait.
Des températures propices au stockage de divers composés
Selon David Paige, l'un des principaux chercheurs s'occupant de Diviner, les températures y seraient suffisamment basses pour que de véritables pergélisolspergélisols existent, stockant de la glace sous la surface lunaire. Mais ce n'est pas tout, selon le chercheurs : « De vastes régions du pôle sud lunaire sont assez froides pour piéger non seulement de la glace d'eau, mais aussi d'autres composés volatils tels que le dioxyde de soufresoufre, le dioxyde de carbonedioxyde de carbone, le formaldéhydeformaldéhyde, l'ammoniacammoniac, le méthanol, le mercuremercure et le sodiumsodium ».
Un article publié dans Science en même temps que celui sur les observations de LRO, rapporte que les instruments de LCROSS avaient détecté de tels molécules et atomesatomes dans le panache d'éjectas. Les résultats présentés dans les deux articles constituent des arguments convaincants, à l'appui de la théorie selon laquelle des composés volatiles ont été délivrés à la Lune par les impacts de corps glacés provenant du Système solaireSystème solaire externe. Ces composés auraient ensuite été piégés au niveau des pôles lunaires.
Toujours selon David Paige : « Bien que le cratère Cabeus soit typique des zones les plus froides sur la Lune d'aujourd'hui, nous avons déterminé qu'il y a des milliards d'années, des cratères plus petits avec des mursmurs plus raides auraient été des pièges encore plus efficaces. Il est donc possible que les cratères qui ont accumulé le plus de glace ne soient pas ceux qui sont les plus froids actuellement ».
Tout cela semble de bon augure pour la colonisation permanente de la Lune, probablement une étape essentielle dans la colonisation du Système solaire et l'exploration de Mars.
