Des simulations 3D avancées ont permis à des chercheurs de la Nasa de comprendre pourquoi sur la Lune, la glace d’eau se concentre dans les régions polaires. © dbvirago, Adobe Stock
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Voilà pourquoi l'eau sur la Lune se concentre aux pôles

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La Lune. Si proche de nous et pourtant si mystérieuse. Il y a quelques mois, les chercheurs y ont même découvert de la rouille. Et aujourd'hui, ils avancent une explication à sa présence aux côtés de vastes zones de glace d'eau dans les régions polaires de notre satellite naturel. Ils mettent en cause... la météorologie spatiale animée par notre Soleil.

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[EN VIDÉO] La Lune comme vous ne l'avez jamais vue !  Découvrez la Lune en 4K à travers les yeux de la sonde LRO. Cette dernière, qui vient de fêter ses 10 ans, nous livre des images très détaillées de plusieurs régions de notre satellite. Ici, le cratère Tycho et les pentes de sa montagne centrale surmontée d’un rocher solitaire ; là, le vaste réseau de cratères au pôle sud, à l’intérieur du plus ancien bassin d’impact de la Lune. Un régal pour les yeux. Une balade à savourer en plein écran. 

Il y a de l'eau sur la Lune. Sous forme de glace, certes. Mais c'est un fait acquis depuis plus de 10 ans, maintenant. Et cette eau se concentre essentiellement du côté des pôles, ont depuis confirmé les astronomes. Aujourd'hui, des chercheurs de la Nasa avancent une explication à cette étrange distribution, à grand renfort de simulations 3D des champs magnétiques qui ont pu régner sur la région par le passé et de leurs interactions avec les tempêtes solaires.

Notre Soleil ayant connu une jeunesse très active, les chercheurs se sont notamment intéressés aux conséquences sur le système formé par la Terre et la Lune d'un événement de météorologie spatiale majeur. De type Carrington. Une super-tempête solaire comme celle qui, en 1859, s'est accompagnée d'une éjection de plasma qui a atteint notre Planète en quelque 17 heures seulement - au lieu des 60 heures que mettent traditionnellement les particules du vent solaire à arriver à nous. Bouleversant le champ magnétique de la Terre.

Les simulations proposées par la Nasa montrent comment la configuration du champ magnétique de l'époque autour de la Lune et de notre Planète en combinaison avec une activité solaire intense a pu provoquer un bombardement de la surface lunaire par une quantité de protons - issus des tempêtes solaires - et par des ions oxygène - issus de l'ionosphère terrestre. Le tout plus particulièrement du côté des régions polaires de la Lune. Conduisant à une accumulation d'eau en ces endroits. Mais aussi d'hématite (Fe2O3), une forme de fer qui se rapproche de la rouille. Dont la présence aux pôles lunaires avait récemment été confirmée, elle aussi.

Préciser le rôle du Soleil dans la distribution de l’eau

Les travaux des chercheurs de la Nasa semblent donc confirmer que le Soleil a joué un rôle dans la formation et la distribution de l'eau. Au moins dans la partie interne de notre Système solaire. Et la Lune pourrait bien constituer le laboratoire idéal pour préciser un peu plus encore ce rôle. En continuant de comparer les flux de protons solaires et de vents terrestres à la surface de la Lune au fil du temps avec les données de télédétection, les astronomes pourraient même réussir à mieux comprendre plus largement l'origine des composés volatils sur les planètes telluriques.

Notez toutefois que pour obtenir ces simulations magnétohydrodynamiques multifluides (MF-MHD), les chercheurs ont dû mobiliser des moyens de calculs importants. Chaque modélisation s'appuyant que quelque 52.000 cœurs de processeurs des puissants supercalculateurs Pléiades ou Electra - conçu en 2016 avec une architecture qui permet de limiter ses consommations d'énergie.

Pour préciser un peu plus leurs résultats, les chercheurs envisagent déjà d'ajouter quelques isotopes à la haute atmosphère terrestre de leurs prochaines simulations. Pour étudier leur transport et leur éventuelle implantation sur la surface de la Lune. L'espoir, c'est que ces résultats puissent ensuite être testés et validés en laboratoire, grâce à des analyses isotopiques menées sur des échantillons lunaires que de futures missions de la Nasa devraient ramener sur Terre.

Pour en savoir plus

D’où vient la glace d’eau sur la Lune ? Depuis quand est-elle là ?

L'année dernière, Chandrayaan-1 apportait la première preuve directe de présence sur la Lune de glace d'eau, mais laissant toujours planer le doute sur son origine. Aujourd'hui, des chercheurs s'appuient sur de nouvelles données pour avancer une théorie. La majorité des gisements aurait des milliards d'années, mais d'autres seraient plus récents.

Article de Nathalie Mayer paru le 11/10/2019

Au pôle Sud de la Lune – ici photographié par Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), de la glace d’eau recouvre le fond des cratères. Elle pourrait s’y être déposée à différentes périodes de l’histoire de notre satellite naturel. © Nasa, Scientific Visualization Studio

En 2012, la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) révélait que le fond du cratère Shackleton cache de faibles quantités de glace d'eau. L'année dernière, des chercheurs américains avaient confirmé la présence de glace sur la Lune, plus précisément dans plusieurs cratères situés aux pôles de notre satellite naturel. Et les données fournies en parallèle par la sonde indienne Chandrayaan-1 en avaient fourni plusieurs preuves directes.

Les astronomes se demandaient cependant toujours quand et comment cette glace avait pu arriver là. Mais une nouvelle étude apporte aujourd'hui un début de réponse. Des chercheurs de l'université Brown (États-Unis) et de la Nasa sont en effet parvenus à poser des limites sur l'âge de ces dépôts de glace.

Comment ? En comptant le nombre de petits cratères présents dans les plus gros cratères portant les dépôts de glace. Car les chercheurs ont une idée assez précise du rythme des impacts sur la Lune dans le temps. Résultat : la majorité des gisements de glace se trouve dans des cratères formés il y a environ 3,1 milliards d'années.

En apprendre plus sur l’âge de la glace présente sur la Lune et sur la manière dont sa distribution évolue avec le temps est également important lorsqu’il s’agit d’envisager une exploitation de ces ressources par de futurs colons. © chagpg, Abode Stock

Des glaces d’origines différentes

Pour affiner encore leur chiffre, les chercheurs se sont appuyés sur le fait qu'au fond des cratères, la glace semble assez inégalement répartie. De quoi suggérer qu'elle a pu être endommagée par des impacts de micrométéorites sur une longue période. Et donc confirmer l'hypothèse d'une glace ancienne.

C’est une surprise !

Mais les astronomes ont aussi trouvé des traces de glace dans des cratères plus petits, aux bords plus nets et mieux définis, qui laissent à penser qu'il s'agit de cratères relativement jeunes« C'est une première et une surprise », commente Ariel Deutsch, chercheur à l'université Brown.

Ainsi, si les glaces lunaires présentent des âges différents, elles pourraient provenir aussi de sources différentes. Peut-être de comètes ou d'astéroïdes ou encore d'une activité volcanique, pour les plus anciennes. Et de bombardement de micrométéorites ou des vents solaires pour les gisements les plus récents. Selon les chercheurs, il ne reste plus désormais qu'à envoyer une sonde sur place afin de recueillir des échantillons lunaires qui seuls permettront de conclure définitivement.

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