Sciences

Réaction de la poussière lunaire aux UV

Dossier - La toxicité de la poussière lunaire et martienne
DossierClassé sous :Astronomie , lune , mars

-

Récemment les pathologistes et astrobiologistes se sont penchés sur les problèmes de santé liés à la poussière de régolite soulevée du sol, un allergène puissant et néfaste comme le silicium, à l'origine de la maladie de la silicose.

  
DossiersLa toxicité de la poussière lunaire et martienne
 

Si nous voulons à l'avenir éviter ce genre de problème ou de plus graves encore que nous allons décrire, nous devons tout d'abord comprendre pourquoi la poussière se soulève-t-elle et reste en suspension au-dessus du sol lunaire.

Ce n'est pas seulement lié à l'effet de la faible pesanteur régnant sur la Lune car dans des conditions normales, la poussière retombe sur le sol comme sur Terre, le phénomène est seulement un peu plus lent comme en témoigne la poussière soulevée par les roues de la jeep lunaire.

Harrisson Schmitt aux commandes de la jeep lunaire d'Apollo 17. Crédits : NASA/Apollo 17/NSSDC

Le 26 juin 2000, le Professeur Scott Robertson et son équipe du laboratoire LASP de l'Université du Colorado ont publié un article dans le magazine "Physical Review Letters" pouvant expliquer la lévitation de la poussière lunaire.

Robertson et son équipe sont partis de l'hypothèse que la lévitation de la poussière lunaire était provoquée par les photons ultraviolets issus du rayonnement solaire qui éjectaient des électrons des grains de poussière individuels, les chargeant positivement. Le même phénomène pouvait s'appliquer aux roches de surface, libérant des électrons et chargeant négativement les grains de poussière proche du substrat. Restait à démontrer cette théorie.

L'expérience de Robertson et son équipe consista à jeter des particules de zinc, de cuivre et de graphite de la taille de grains de sable dans une chambre sous vide illuminée par la lumière ultraviolette d'une lampe à arc. Les grains tombaient d'une hauteur d'environ 30 cm dans une coupe de Faraday qui mesurait directement la charge électrique de chaque grain. Chaque particule de poussière présentait globalement la quantité de charge positive attendue.

Echantillon de régolite ou poussière lunaire. Crédits : Université de Washington à Saint Louis.

L'expérience suivante consista à placer une plaque de zircon près des grains en chute pour simuler l'effet des roches lunaires émettant des électrons sous les UV (photoélectrons). Cette expérience produisit des particules de poussière chargées négativement, ce à quoi nos scientifiques s'attendaient également.

Un physicien peut donc en conclure que si les charges négatives retombent sur la surface, une petite quantité de charges positives peuvent flotter à quelques dizaines de centimètres au-dessus de la surface. Les particules chargées positivement seraient maintenues en place dans une couche de moins de 30 cm d'épaisseur dans laquelle les forces gravitationnelles attirent les particules vers la surface lunaire tandis que la surface lunaire positive tend à les repousser.

Au final, ces expériences doivent permettre de simuler les effets de la poussière flottant par lévitation au-dessus du substrat. Complétées par la "fausse poussière", des simulants de régolite développés par la NASA, ces expériences permettent dès aujourd'hui de simuler en laboratoire la qualité et les propriétés de la surface lunaire et d'envisager les propriétés des matériaux de l'avenir qui devront protéger les astronautes lors des sorties extravéhiculaires.

Si nous parvenons à comprendre de quelles manières la poussière lunaire se charge, les scientifiques pourront mettre au point des méthodes afin de mieux protéger les lentilles des appareils photos et des futurs télescopes, les instruments abandonnés dans le vide de l'espace ainsi que la combinaison des astronautes des effets négatifs des particules chargées.