Dernière mise à jour à 09h14 le 15/12
En étudiant des échantillons lunaires récupérés par la mission Chang'e-5, les scientifiques chinois ont découvert que les grains du sol lunaire contiennent plus d'eau implantée par le vent solaire dans la région de latitude moyenne qu'on ne le pensait auparavant.
Basés sur cette découverte, les scientifiques prédisent qu'il existerait une grande quantité de ressources en eau disponibles à utiliser dans la région de haute latitude de la Lune.
(Hou Yu / China News Service)
Les scientifiques avaient précédemment découvert la présence d'eau superficielle sur la Lune. Ils pensaient que l'implantation du vent solaire, le dégazage volcanique et les impacts d'astéroïdes/comètes étaient susceptibles d'être des sources importantes d'eau de surface sur la Lune.
Mais comment l'eau atteint-elle et reste-t-elle sur la Lune ? Quelle quantité d'eau y a-t-il dans le sol lunaire ? Comment l'eau est-elle répartie dans l'espace ? Une étude des échantillons de sol lunaire rapportés par la mission chinoise Chang'e-5 a fourni un nouvel éclairage sur ces questions.
L'équipe de recherche, dirigée conjointement par des scientifiques du Centre national des sciences spatiales (NSSC) et de l'Institut de géologie et de géophysique (IGG), tous deux relevant de l'Académie chinoise des sciences (CAS), a publié les nouvelles découvertes le 13 décembre dans la dernière édition de la revue Actes de l'Académie nationale des sciences.
Lin Yangting, chercheur de l'IGG qui a dirigé l'étude, a expliqué que l'eau à laquelle ils se réfèrent n'est pas de l'eau au sens habituel, mais de l'eau structurelle trouvée dans les grains du sol. Étant donné que l'hydrogène est l'un des principaux composants de l'eau, la concentration en hydrogène est généralement utilisée pour exprimer la teneur en eau.
L'équipe de recherche a sélectionné 17 grains de sol lunaires, dont l'olivine, le pyroxène, le plagioclase et le verre, à partir d'échantillons de Chang'e-5 et a effectué une analyse expérimentale de la teneur en hydrogène et des isotopes à l'aide d'une technique de profilage nouvellement développée sur un spectromètre de masse à ions secondaires à l'échelle nanométrique.
Les scientifiques ont découvert que la teneur moyenne en eau dans la zone supérieure de 0,1 micron des grains lunaires est de 0,7% en poids, un taux plutôt élevé pour les minéraux non aqueux. Grâce aux rapports deutérium-hydrogène, ils ont ensuite prouvé que l'eau sur la surface lunaire provenait uniquement du vent solaire.
"Les ions hydrogène émis par le Soleil atteignent une vitesse moyenne de 450 kilomètres par seconde et ils frappent la surface des grains du sol lunaire comme des balles", a expliqué Tian Hengci, co-premier auteur de l'article, professeur agrégé à l'IGG.
Sur la base de l'analyse d'expériences de chauffage, l'équipe de recherche a mené des simulations sur la préservation de l'hydrogène dans les sols lunaires à différentes températures, et tous les résultats ont montré que l'eau provenant du vent solaire pouvait être bien gardée dans les régions de moyenne et haute latitude du surface lunaire.
Auparavant, les scientifiques n'étaient pas en mesure d'utiliser les échantillons retournés pour étudier l'influence possible de la latitude sur la teneur en eau de la surface lunaire, puisque les échantillons lunaires collectés par les missions Apollo des États-Unis et les missions Luna de l'Union soviétique provenaient tous du zones de basse latitude de la lune.
La mission chinoise Chang'e-5 a récupéré avec succès 1 731 grammes d'échantillons lunaires fin 2020. La sonde s'est posée à 43,06 degrés de latitude nord sur la lune, plus haut que les latitudes des sites d'atterrissage des missions Apollo et Luna. De plus, l'âge de cristallisation du basalte dans la zone d'atterrissage de Chang'e-5 est d'environ 2 milliards d'années, bien plus jeune que les zones d'échantillonnage des missions Apollo et Luna.
"Les échantillons de Chang'e-5 nous ont donné l'opportunité d'étudier l'évolution du vent solaire, ainsi que l'implantation et la migration de l'eau sur la surface lunaire", a déclaré Xu Yuchen, le co-auteur principal de l'article du NSSC.
L'équipe de recherche a construit un modèle d'équilibre dynamique entre l'implantation d'hydrogène par le vent solaire et la perte de diffusion par chauffage, sur la base des résultats d'analyse des échantillons Chang'e-5 et des données expérimentales des échantillons Apollo.
Le modèle étudié a prédit que les grains lunaires dans la région des hautes latitudes contiennent plus d'eau fournie par le vent solaire dans leurs bords. La zone supérieure de 0,1 micron des grains lunaires pourrait contenir jusqu'à 8,5% en poids d'eau. Si les sols lunaires sont triés par taille de particules, la teneur en eau des particules inférieures à 2 microns pourrait atteindre 2% en poids.
"Cette découverte est d'une grande importance pour l'utilisation future des ressources en eau sur la Lune. La Chine prévoit de construire une station de recherche scientifique dans la région polaire sud de la lune. Nos recherches montrent que la région polaire sud de la lune contiendrait plus d'eau qu'on ne le pensait auparavant. Il est relativement facile d'exploiter et d'utiliser l'eau contenue dans le sol lunaire grâce au tri et au chauffage de la taille des particules", a déclaré M. Lin.
