Comme le montrent les précédents articles ci-dessous, cela fait quelques années que les cosmochimistes de la Nasa explorent lentement mais sûrement des échantillons de roches des missions ApolloApollo. Ils avaient été mis sous scellés immédiatement à leur arrivée sur Terre, et parfois conservés carrément au congélateur, en prévision des progrès dans les techniques d'analyses que les chercheurs de l'époque prévoyaient pour les cinquante premières années après le retour sur notre satellite de Neil Armstrong et Buzz Aldrin.

Les scientifiques du Goddard Space Flight CenterGoddard Space Flight Center de la Nasa à Greenbelt, Maryland, ont récemment mis en ligne un article et une vidéo au sujet des analyses entreprises avec les échantillons rapportés sur Terre en décembre 1972 par la dernière mission lunaire, Apollo 17. Le communiqué de la Nasa explique que ces échantillons étaient congelés depuis 50 ans et que l'investigation de leurs secrets se fait dans le cadre du programme Apollo Next Generation Sample Analysis Program (ANGSA).

Les analyses sont conduites dans des conditions particulières. Elles ne se font pas simplement sous atmosphèreatmosphère inerte d'azote mais aussi en conservant les échantillons d'Apollo 17 impliqués à des températures de l'ordre de -20 °C. Pourquoi de telles précautions ?

Tout simplement parce que les chercheurs développent en même temps des techniques et des procédures qui permettront d'étudier des échantillons rapportés du pôle Sud de la Lune par le programme Artemis, ce qui veut dire que l'on s'attend à ce que ces échantillons comprennent de la glace lunaire que l’on voudra étudier comme telle, inchangée d’état entre sa récolte dans l’ombre « éternelle » d’un cratère polaire où elle aura attendu des membres de la noosphère terrienne pendant peut-être des milliards d’années.

Un échantillon congelé d'Apollo 17 en cours de traitement dans une boîte à gants purgée à l'azote au Johnson Space Center de la Nasa, à Houston. © Nasa, Robert Markowitz

Que cela soit dans cette glace ou dans des roches lunaires, les cosmochimistes rechercheront comme aujourd'hui avec les échantillons scellés depuis 50 ans des molécules prébiotiquesprébiotiques. On a déjà trouvé des acides aminésacides aminés depuis un moment déjà dans les échantillons de roches des missions Apollo étudiés depuis des décennies.

Les cosmochimistes vont aussi faire la comparaison entre le contenu des échantillons intouchés depuis 50 ans qui n'ont pas été congelés et ceux qui ont été congelés afin de déterminer la nature et l'ampleur des biais possibles qui auraient pu affecter les déductions tirées des analyses des roches lunaires depuis 50 ans.

Un laboratoire pour préparer la mission Artemis et au-delà

La planétologue de la Nasa Julie Mitchell explique ainsi au sujet des techniques développées pour analyser les roches à -20 °C qu'elle et ses collègues ont « commencé cela au début de 2018, et nous avons dû surmonter de nombreux défis techniques pour en arriver là. Cela a été considéré comme une recherche dans le but de préparer une installation pour le futur traitement d'échantillons à froid. En faisant ce travail, nous ne préparons pas seulement l'exploration d'Artemis, mais nous préparons aussi le retour futur d'échantillons lors de l'exploration humaine dans le reste du Système solaire. Je me sens très privilégiée de contribuer de cette petite manière en développant les capacités de collecter ces matériaux, de les ramener à la maison en toute sécurité et de les conserver à long terme ».

On pense évidemment à toutes les révélations que pourraient ainsi apporter des échantillons issus de la surface glacée de Mars ou des banquisesbanquises d'Europe autour de JupiterJupiter, voire d'Encelade autour de SaturneSaturne.

La collègue de Julie Mitchell, l'astrochimiste et exobiologiste Jamie Elsila, se concentre d'ailleurs déjà avec les échantillons congelés d'Apollo 17 sur l'étude de petits composés organiques volatilscomposés organiques volatils et précise à ce sujet dans le communiqué de la Nasa : « Nous pensons que certains des acides aminés des sols lunaires peuvent s'être formés à partir de molécules précurseurs, qui sont des composés plus petits et plus volatils tels que le formaldéhydeformaldéhyde ou le cyanure d'hydrogènecyanure d'hydrogène. Notre objectif de recherche est d'identifier et de quantifier ces petits composés organiques volatils, ainsi que tous les acides aminés, et d'utiliser les données pour comprendre la chimiechimie organique prébiotique de la Lune. »

En ce qui concerne la sélénologue Natalie Curran, ce sont les déterminations des quantités de gaz rares, tels que l'argon, l'hélium, le néon et le xénon qui sont présents dans les échantillons scellés d'Apollo 17, qui l'intéressent. En effet, ces quantités sont affectées par l'histoire des flux de rayons cosmiquesrayons cosmiques, solaires ou galactiques à la surface de la Lune, rayons cosmiques qui produisent par exemple ces gazgaz en entrant en collision avec les minérauxminéraux des roches et du régolite lunaire en surface. Il se produit alors entre les particules des rayons cosmiques et les noyaux des éléments dans les minéraux ce que les physiciensphysiciens nucléaires appellent des réactions de spallation, c'est-à-dire de fragmentation des noyaux cibles, comme ceux de ferfer, d'oxygèneoxygène ou de siliciumsilicium, qui vont donner des noyaux de gaz rares.

Non seulement cela donnera des renseignements, notamment sur l'histoire du SoleilSoleil, mais cela permettra de mieux comprendre comment le flux de rayons cosmiques affecte la mémoire des roches et du régolite lunaire, par exemple son contenu en molécules prébiotiques. 

Des échantillons lunaires scellés depuis 50 ans ont été ouverts

Article de Nathalie MayerNathalie Mayer publié le 08/03/2022

En 1972, les astronautesastronautes de la mission Apollo 17 prélevaient un échantillon de sol lunaire. Un échantillon qui est resté scellé jusqu'à aujourd'hui. Il vient d'être ouvert et les chercheurs attendent beaucoup notamment des gaz qu'ils vont en récupérer.

Cela faisait pas loin de 50 ans que cet échantillon de régolitherégolithe lunaire attendait son heure. Ramené sur Terre par les astronautes de la mission Apollo 17, il était depuis isolé du monde extérieur par deux conteneurs sous vide. L'un fermé sur la Lune. L'autre, après le retour de l'échantillon sur Terre. Et le mois dernier, des chercheurs de l'université de Washington à Saint-Louis (États-Unis) l'ont enfin libéré. Avec d'infinies précautions. À l'aide d'un extracteurextracteur spécialement conçu à cet effet. Après l'avoir protégé de deux sacs en téflontéflon et placé dans une enceinte régulée sous azote.

© Alex Meshik, Université de Washington à Saint-Louis

Pour ne perdre aucune information, ils ont imaginé un système capable de capter chaque volumevolume de gaz -- probablement faible -- qui pourrait s'en échapper. Et capable ensuite de laisser d'autres gaz diffuser hors des roches lunaires encore prisonnières. Pour les extraire et les récupérer en suivant.

Des gaz venus des profondeurs

L'objectif : permettre à des laboratoires spécialisés, répartis aux États-Unis et en Europe, d'analyser les gaz piégés dans l'échantillon. L'oxygène, l'azote, mais peut-être surtout les gaz nobles. Car ceux-ci renferment non seulement des informations sur la composition actuelle de la Lune, mais aussi, sur celle qui était la sienne au moment de la formation de la Lune.

Les chercheurs espèrent tirer de cet échantillon en particulier des informations d'autant plus intéressantes -- et différentes de celles déjà tirées de l'autre échantillon ramené sur Terre par la mission Apollo 17 et ouvert en 2019 -- qu'il a été prélevé à une profondeur à laquelle la température ne monte jamais au-dessus de la température de congélation de l'eau. L'échantillon pourrait ainsi renfermer plus de volatils que ceux prélevés sur la partie supérieure du sol lunaire, plus exposés aux réchauffements diurnesdiurnes et aux refroidissements nocturnesnocturnes.

Des résultats préliminaires seront présentés à l'occasion de la Conférence sur les sciences lunaires et planétaires qui se tient cette semaine aux États-Unis.

Apollo : la Nasa sort du frigo des échantillons lunaires intacts

La Nasa avait laissé volontairement inexploités certains des échantillons de sol et roches lunaires rapportés par les missions Apollo. Conservés sous vide, et parfois dans l'héliumhélium liquideliquide, ces échantillons commencent à être étudiés, comme prévu, avec des technologies plus avancées.

Article de Laurent SaccoLaurent Sacco paru le 30/12/2019

Une vue de la Lune prise lors de la mission Apollo 17 et montrant l'astronaute et géologue Harrison H. Schmitt. © Nasa, Gene Cernan

Dans le célèbre film d'animation cyberpunk post-apocalyptique japonais Akira, adapté en 1988 du manga éponyme de Katsuhiro Ōtomo, les restes d'Akira sont entreposés dans une chambre froide à destination des chercheurs du futur qui pourraient disposer d'instruments et de théories plus avancés pour comprendre ce qui s'est passé lorsque ses pouvoirs ont conduit à une explosion détruisant largement Tokyo.

Les chercheurs de la Nasa du programme Apollo ont suivi la même stratégie il y a 50 ans, comme Futura l'expliquait dans le précédent article ci-dessous, en scellant des échantillons de sol et de roches lunaires à destination de leurs collègues du futur. On vient d'apprendre que les premières analyses avaient commencé, un peu comme un cadeau de Noël pour les cosmochimistes et les exobiologistes, comme l'explique un communiqué récent de la Nasa.

Deux des neuf équipes autorisées aux États-Unis à analyser ces échantillons qui font date dans l'Histoire d'Homo sapiensHomo sapiens dans le CosmosCosmos, à savoir celles basées au Goddard Space Flight Center à Greenbelt dans le Maryland, sont en effet à l'œuvre.

On dispose à ce sujet du témoignage de Jamie Elsila, astrochimiste au Laboratoire d'analyse astrobiologique de la Nasa, à Goddard, en ces termes : « Nous utilisons des instruments qui n'existaient pas lors des premières analyses des échantillons de la Lune. Parce que nos outils sont aujourd'hui plus sensibles, nous pouvons analyser des choses qui sont présentes en quantités infimes. Nous pouvons également désormais séparer les composés chimiques d'un mélange, ce qui facilite leur identification. »

Une mémoire de l'apparition de la vie sur Terre sur la Lune ?

Avec ses collègues, Jamie Elsila traque des acides aminés dans les météoritesmétéorites et les poussières de comètescomètes ainsi bien sûr que dans les roches lunaires. On a déjà trouvé ces molécules du vivant notamment dans la célèbre météorite de Murchison. Tombée en 1969, il s'agissait d'une chondritechondrite carbonée (de type CM) et son analyse a révélé qu'elle contenait quelque 70 acides aminés dont 8 font partie des 20 qui composent les protéinesprotéines de tous les êtres vivants terrestres. De même, en analysant de la matièrematière se trouvant dans les collecteurs de la mission StardustStardust, suite à son survolsurvol de la comète Wild 2, un groupe de chercheurs de la Nasa avait également découvert de la glycineglycine, un acide aminé fondamental pour les formes vivantes terrestres.

Dans le cas présent, Jamie Elsila et ses collègues se penchent sur des échantillons de régolithe collectés en 1972 près du site d'atterrissage d'Apollo 17, la fameuse vallée de Taurus-Littrow, sur le bord est de la mer de la Sérénité où le géologuegéologue Harrison Schmitt a découvert le célèbre sol orange. Les astrochimistes y cherchent en particulier des molécules prébiotiques comme le formaldéhyde ou le cyanure d'hydrogène.

La surface de la Lune a un avantage sur celle de la Terre. Elle n'a pas été remodelée en permanence par l'érosion et surtout la tectonique des plaquestectonique des plaques. Sur la Planète bleue, il est très difficile de trouver des roches plus vieilles que 4 milliards d'années de sorte que les indications sur ce qui se passait sur Terre à l'époque de l'HadéenHadéen, l'existence d'océans, son volcanismevolcanisme voire l'apparition et l'évolution de la vie, sont très ténues et sujettes à des débats.

La mémoire de notre satellite devrait être meilleure et il semble bien que l'on puisse trouver d'anciens échantillons de roches terrestres sur la Lune sous forme de météorites. Les moyens modernes pour étudier les échantillons d'Apollo, qui ne devraient pas avoir évolué depuis leur prélèvement, pourraient donc révéler des surprises sur l'histoire non seulement de la Lune mais aussi de la Terre primitive.

Plus généralement, les chercheurs vont pouvoir tester à quel point les systèmes de stockage des échantillons ont été efficaces. C'est important pour éliminer des biais lors des analyses prévues des échantillons qui seront rapportés sur Terre après un long voyage en provenance par exemple de l’astéroïde Bennu ou de Mars.

Apollo : la Nasa sort du frigo des échantillons lunaires intacts

Article de Laurent Sacco publié le 17/03/2019

La Nasa avait laissé volontairement inexploités certains des échantillons de roches et de sols lunaires rapportés par les missions Apollo. Conservés sous vide, et parfois dans l'hélium liquide, ces échantillons vont être étudiés, comme prévu, avec des technologies plus avancées.

Il y aura 50 ans cette année, l'Homme marchait sur la Lune avec Apollo 11 et commençait à en rapporter des échantillons, prélevés dans des différentes régions de notre satellite. Une révolution était alors amorcée dans le domaine des sciences planétaires : le début de la géologiegéologie comparée et la chronologie du Système solaire qu'allait permettre de fixer la datation des roches lunaires, mise en regard avec le taux de cratérisation des zones d'alunissage des missions Apollo.

Désormais, de Mars aux lunes de Saturne, il est possible de déterminer un âge pour une surface planétaire qui sera d'autant moins cratérisée qu'elle est jeune ; le taux de bombardement et les tailles des corps célestes impliqués diminuant, en quelque sorte, exponentiellement avec le temps, d'après la cosmogonie du Système solaire héritière de Kant et Laplace, considérablement enrichie par les travaux de chercheurs comme Viktor Safronov et Georges Wetherhill.

Pas loin de 2.200 échantillons de roches et de sols lunaires, représentant plus de 380 kgkg en massemasse au total, ont été rapportés sur Terre par les astronautes et la grande majorité de ces roches a été entreposée à la fin des années 1970 au Lunar Sample Laboratory Facility, toujours situé au building 31N du Johnson Space Center, à Houston. Ces roches s'examinent dans des enceintes remplies d'azote inerte afin de diminuer les risques de dégradation lorsqu'elles sont manipulées avec des dispositifs de gants spéciaux de trois épaisseurs.

Découpées en plusieurs échantillons mis à disposition de plusieurs laboratoires en minéralogie et cosmochimie à travers le monde, elles se sont révélées bavardes sur l'histoire de la Lune et elles ont contraint les planétologues à introduire l'hypothèse maintenant largement admise que notre satellite est le produit d'au moins une collision géante, entre la jeune Terre et une petite planètepetite planète de la taille de la Lune :  Théia.

Des roches lunaires pour des temps technologiquement plus avancés

Remarquablement, les chercheurs du début des années 1970 savaient que le futur mettrait à la disposition de leurs collègues des outils d'investigations bien plus précis et puissants que ceux dont ils disposaient déjà, par exemple pour faire de la spectrométrie de massespectrométrie de masse, en lien avec la cosmochimie isotopique.

Ils ont donc volontairement scellé certains échantillons lunaires, comme des carottescarottes dans les stratesstrates de son régolithe, qu'ils n'ont pas analysés pour les laisser aux générations futures. Certains de ces échantillons (Apollo 15) ont même été conservés dans des bains d'hélium liquide à au moins −269 °C, bloquant ainsi les évolutions physiquesphysiques et chimiques pouvant dégrader l'information recherchée sur Terre.

La Nasa vient de faire savoir qu'elle allait commencer à examiner certains de ces échantillons ramenés par les missions Apollo 15 et 16 ainsi que ceux scellés sous vide sur la Lune par les astronautes d'Apollo 17, Harrison Schmitt et Gene Cernan, en 1972.

Ainsi, à l'université de l'Arizona, une équipe dirigée par Jessica Barnes cherchera à mieux comprendre comment l'eau est emprisonnée dans les minéraux sur la Lune alors qu'à l'université de Californie, à Berkeley, une équipe dirigée par Kees Welten étudiera les effets de l'érosion des impacts de micrométéorites et de météorites qui pourraient avoir affecté la géologie de la surface lunaire.

Au Planetary Science Institute, à Tucson, toujours en Arizona, une équipe dirigée par Darby Dyar examinera des échantillons scellés sous vide et stockés dans l'hélium afin d'étudier l'activité volcanique lunaire, via notamment les petites perles de verre qui ont vraisemblablement été produites par des fontaines de lave.

Ce ne sont que quelques exemples, différentes études sont prévues avec d'autres équipes. Pour l'heure, les chercheurs réfléchissent avant tout à la façon dont ils vont ouvrir les échantillons afin de ne pas les contaminer d'une façon ou d'une autre.