Une étude sur les météorites montre que dans l’histoire lunaire ancienne, la croûte lunaire contenait plus d’eau que les scientifiques ne le pensaient auparavant. Les tremblements de lune sont semblables aux tremblements de terre. Dans le cas de la Lune, ils sont causés par des plis qui se forment à la surface de la Lune lors de son rétrécissement. La Lune rétrécit parce que son intérieur s’est refroidi au cours des dernières centaines de millions d’années.
Eau de lune
Des scientifiques indiens, en coopération avec une équipe internationale de chercheurs, ont identifié des preuves d’une probabilité accrue de présence de glace d’eau dans les cratères polaires de la Lune, rapporte le site Internet de l’Organisation indienne de recherche spatiale. L’étude suggère que la quantité de glace souterraine dans les premiers mètres est environ 5 à 8 fois supérieure à celle de la surface dans les régions polaires nord et sud de la Lune. La découverte de ces importants gisements de glace souterraine pourrait changer considérablement le cours de la future exploration lunaire.
Forer sur la Lune pour échantillonner ou extraire cette glace sera essentiel pour soutenir les futures missions et garantir une présence humaine à long terme sur la surface lunaire. En outre, l’étude montre également que la superficie de glace d’eau dans la région polaire nord est 2 fois plus grande que dans la région polaire sud, ce qui fournit des informations précieuses pour la planification des missions et la sélection des sites.
L’étude, réalisée par les instituts indiens de technologie de Kanpur et de Dhanbad en collaboration avec des scientifiques de l’Université de Californie du Sud et du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, conforte l’hypothèse selon laquelle la principale source de glace d’eau souterraine au niveau des pôles lunaires est la libération de gaz. pendant le volcanisme imbrien, il y a 3,8 à 3 milliards d’années.
Comme le note l’agence, dans leur étude, les scientifiques ont utilisé les données obtenues par les équipements du Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA, lancé en 2009, et de la station interplanétaire indienne Chandrayaan-2, entrée en orbite lunaire en 2019.
Une météorite lunaire révèle que la Lune contenait autrefois beaucoup plus d’eau que prévu
On a longtemps pensé que la surface lunaire était sèche depuis des milliers, voire des millions d’années, mais il se peut qu’il y ait plus d’eau sur la surface lunaire que nous le pensions, et nous devons simplement trouver un moyen de l’obtenir. Une nouvelle étude a révélé qu’il y a environ 4 milliards d’années, la surface de la Lune était riche en eau, rapporte la revue Nature Astronomy.
Cette recherche pourrait constituer une étape importante vers une meilleure compréhension de l’évolution de la Lune et pourrait également contribuer à éclairer les futures missions lunaires, notamment la mission Artemis 3 de la NASA, qui vise à ramener les humains sur la surface lunaire d’ici 2026 au plus tôt et à utiliser ce qu’elle trouve. . il y a de l’eau gelée pour une présence durable sur la Lune.
À gauche se trouve une image de la Lune, à droite un échantillon d’une météorite lunaire. NASA/Tara Hayden
Tara Hayden, boursière postdoctorale de l’Université Western Ontario, a examiné une météorite lunaire qui faisait autrefois partie de la surface de la lune et qui contient du minéral apatite. Ce phosphate commun a permis pour la première fois d’étudier directement une étape inconnue de l’évolution lunaire lorsque la Lune était en fusion.
Une étude sur les météorites montre que dans l’histoire lunaire ancienne, la croûte lunaire contenait plus d’eau que les scientifiques ne le pensaient auparavant. “Découvrir pour la première fois de l’apatite dans la première croûte lunaire est incroyablement excitant car nous pouvons enfin commencer à reconstituer cette phase inconnue de l’histoire lunaire”, a déclaré Hayden dans un communiqué. “Nous avons découvert que la première croûte de la Lune était plus riche en eau que prévu, et que ses isotopes stables et volatils révèlent une histoire encore plus complexe que ce que nous savions auparavant.”
Hayden a expliqué que l’étude des météorites lunaires, comme celle qu’elle a étudiée à la recherche d’apatite, est importante pour en savoir plus sur la Lune et pourrait éventuellement révéler des informations manquantes dans les échantillons ramenés sur Terre dans les années 1960 et 1960 dans le cadre de l’étude des météorites lunaires. le programme Apollo.
Lorsque les échantillons lunaires d’Apollo ont été examinés pour la première fois, les scientifiques ont constaté qu’ils étaient «pauvres en substances volatiles». Les substances volatiles sont des produits chimiques qui s’évaporent facilement à des températures relativement basses; L’eau est modérément volatile et s’évapore à une température de 212 degrés Fahrenheit (100 degrés Celsius). Cela a conduit à suggérer que la Lune est «sèche jusqu’aux os».
Roche récoltée à la surface de la Lune lors de la mission Apollo 16. NASA
Cette hypothèse a été remise en question en 2008 lorsque les scientifiques ont découvert des quantités importantes d’eau et de substances volatiles dans de nouveaux échantillons d’Apollo, les incitant à y jeter un deuxième regard. Alors que ces recherches se poursuivaient au cours des 15 dernières années, d’autres échantillons, tels que des météorites lunaires tombées sur Terre après avoir été libérées de la surface lunaire par des impacts d’astéroïdes et d’autres impacts, ont montré que la Lune tout au long de son histoire n’était pas complètement sèche.
“Démêler l’histoire de l’eau dans la première croûte lunaire, formée il y a environ 4,5 milliards d’années, est important pour améliorer notre compréhension des origines de l’eau dans le système solaire”, a déclaré Mahesh Anand, professeur de sciences planétaires et d’exploration à l’Université ouverte. “Des échantillons de roches anciennes provenant de la Lune sous forme de météorites lunaires constituent une excellente opportunité pour mener de telles recherches.”
L’eau gelée sur la surface lunaire pourrait être utilisée lors de futures missions non seulement pour maintenir les astronautes en vie, mais également pour extraire de l’hydrogène comme carburant qui pourrait être utilisé pour ramener les équipages sur Terre ou pour voyager plus profondément dans le système solaire, comme sur Mars.
Tremblements de terre lunaires et glissements de terrain lunaires
Lors de la planification des sites d’atterrissage des équipages sur la Lune, des prochaines missions Artemis aux futures colonies lunaires durables, les planificateurs de mission doivent prendre en compte une multitude de paramètres lunaires. Par exemple, la forme du terrain peut faire ou défaire une mission, et la présence potentielle de grands volumes d’eau submergée peut rendre un endroit beaucoup plus attrayant que son homologue plus sec. Mais les géologues suggèrent désormais qu’il est également important d’être attentif aux tremblements de terre et aux glissements de terrain lunaires, écrivent-ils dans The Planetary Science Journal.
Comme le soulignent les scientifiques, il ne s’agit plus d’une question académique. Des chercheurs de la région polaire sud de la Lune, située près du côté prévu de l’atterrissage d’Artemis 3, dont l’atterrissage est prévu en 2026, ont identifié des lignes de faille qui ont déclenché un tremblement de terre lunaire majeur il y a environ 50 ans.
Photographie de la surface de la Lune. NASA
Certaines missions Apollo emportaient avec elles des sismomètres. Le 13 mars 1973, un tremblement de terre lunaire particulièrement puissant a secoué les sismomètres en direction générale du pôle sud de la Lune. Des décennies plus tard, un orbiteur de reconnaissance lunaire a survolé le pôle sud et a découvert un réseau de lignes de failles. À l’aide de nouveaux modèles, les chercheurs ont lié ces failles au tremblement de terre lunaire.
L’étude ajoute à notre image de ce à quoi ressemblent les tremblements de terre lunaires en général. En principe, les tremblements de lune sont similaires aux tremblements de terre. Dans le cas de la Lune, ils sont causés par des plis qui se forment à la surface de la Lune lors de son rétrécissement. La Lune rétrécit parce que son intérieur s’est refroidi au cours des dernières centaines de millions d’années. Selon les scientifiques, cela s’apparente au froissement d’un raisin sec, qui nous aide également à visualiser la formation de ces plis.
De plus, la surface de la Lune est beaucoup moins dense que celle de la Terre et est souvent constituée de particules libres qui peuvent être éjectées et dispersées lors des impacts. En conséquence, les tremblements de terre sont plus susceptibles de provoquer des glissements de terrain.
Caméra Lunar Reconnaissance Orbiter, mosaïque de caméra à angle étroit (NAC) de l’amas de Wiechert Lobate (flèches pointant vers la gauche) près du pôle sud de la Lune. L’escarpement de la faille de chevauchement a coupé un cratère effondré d’environ 1 kilomètre (0,6 mi) de diamètre (flèche pointant vers la droite). NASA/LRO/LROC/ASU/Institution Smithsonian
À l’approche du jour où des bottes humaines marcheront à nouveau sur la lune, les personnes en question devront envisager la possibilité que le sol sous ces bottes ne soit pas aussi stable qu’elles auraient pu l’espérer, selon les chercheurs. Le modèle des chercheurs suggère par exemple que les parois du cratère Shackleton, connu pour sa glace, sont vulnérables aux glissements de terrain.
La dernière étude montre que la Lune est toujours géologiquement active et prouve que des failles tectoniques, créées à mesure que l’intérieur de la Lune se refroidit et se contracte progressivement, se trouvent à proximité de certaines des zones identifiées par la NASA comme régions candidates à l’atterrissage d’Artemis III, le premier mission prévue Artémis.
La Lune détient des indices sur l’évolution de la Terre, des planètes et du Soleil, et de nouvelles recherches financées par la NASA aident les scientifiques à mieux comprendre certains des mystères qui se cachent sous la surface de notre plus proche voisin cosmique. Cette étude a été co-écrite par Renee Weber, scientifique en chef du Marshall Space Flight Center de la NASA, qui est également membre de l’équipe scientifique Artemis de la NASA, un large groupe de scientifiques de toute l’agence travaillant à inaugurer une nouvelle ère de science de l’espace lointain.
En tant que sismologue lunaire et géophysicien lunaire, Weber fournit une assistance experte à l’équipe scientifique d’Artemis, notamment en matière de connaissance des types d’événements sismiques qui peuvent se produire sur la Lune afin de mieux comprendre sa géologie interne et son environnement de surface.
“Cette étude a examiné les failles tectoniques et les pentes abruptes dans la région polaire sud de la Lune et a révélé que certaines zones sont sensibles aux secousses sismiques et aux glissements de terrain régolithiques”, a déclaré Weber. “Une fois les failles cartographiées, nous avons calculé la taille des tremblements de terre lunaires potentiels qui pourraient survenir pour créer une carte des risques sismiques à proximité des failles tectoniques et des pentes abruptes.”
L’étude a révélé que des failles de chevauchement jeunes et relativement petites, appelées escarpements lobés, sont répandues dans la croûte lunaire. Les escarpements se forment là où les forces de compression brisent la croûte et poussent ou poussent la roche d’un côté d’une faille vers le haut et à travers la roche de l’autre côté. La contraction est provoquée par le refroidissement de l’intérieur encore chaud de la Lune et par les forces de marée de la Terre, ce qui conduit à une compression globale. Les rebords ont été identifiés sur des images prises par la caméra Lunar Reconnaissance Orbiter à bord du LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) de la NASA.
La formation de failles s’accompagne d’une activité sismique sous forme de tremblements de terre lunaires superficiels. De tels petits tremblements de terre lunaires ont été enregistrés par le réseau sismique passif Apollo, une série de sismomètres déployés par les astronautes d’Apollo, et pourraient potentiellement également être enregistrés par un nouvel instrument sismique dont le lancement est prévu l’année prochaine à bord du prochain vol CLPS (Commercial Lunar Payload Service). L’outil, Farside Seismic Suite, renverra les premières données sismiques de l’agence provenant de la face cachée de la Lune, aidant ainsi les scientifiques à comprendre l’activité tectonique de la région. Les données pourraient également montrer à quelle fréquence la face cachée de la Lune est impactée par de petites météorites et déterminer si la sismicité sur la face cachée de la Lune est différente de celle mesurée lors d’Apollo sur la face proche de la Lune.
“Pour mieux comprendre le risque sismique posé par l’activité humaine future sur la Lune, nous avons besoin de nouvelles données sismiques non seulement au pôle Sud, mais partout dans le monde”, a déclaré Weber. “Des missions telles que la prochaine suite sismique Farside, ainsi que de futures missions potentielles telles que le concept de réseau géophysique lunaire, développeront les mesures prises lors d’Apollo et enrichiront notre connaissance de la sismicité mondiale.”
L’épicentre de l’un des tremblements de terre lunaires les plus puissants enregistrés lors de l’expérience sismique passive Apollo était situé dans la région polaire sud de la Lune. Cependant, l’emplacement exact de l’épicentre n’a pas pu être déterminé. Un nuage d’emplacements possibles (points magenta et polygone cyan) d’un grand séisme lunaire peu profond, utilisant un algorithme de relocalisation spécifiquement adapté aux réseaux sismiques très clairsemés, est distribué près du pôle. Les rectangles bleus montrent les sites d’atterrissage supposés d’Artemis III. Les escarpements de poussée lobés sont représentés par de petites lignes rouges. Le nuage de l’épicentre couvre un certain nombre d’escarpements lobés et de nombreuses zones d’atterrissage d’Artemis III. NASA/LROC/ASU/Institution Smithsonian
Alors que la NASA développe une infrastructure à long terme sur la surface lunaire, les recherches de Weber fourniront des informations inestimables à l’équipe scientifique d’Artemis, qui affinera une architecture de mission qui maintient la flexibilité pour la science et les opérations sur divers sites d’atterrissage, et appliquera de nouvelles connaissances scientifiques telles que tout en poursuivant ses recherches sur les mesures sismiques collectées en cours de route.
Selon Weber, l’étude n’influence pas le processus de sélection de la région d’atterrissage d’Artemis III car il est difficile d’estimer avec précision la fréquence des tremblements de lune dans une région particulière et, comme pour les tremblements de terre, les scientifiques ne peuvent pas prédire les tremblements de lune. De plus, pour une mission plus courte comme Artemis III, la probabilité de dangers dus aux secousses sismiques est beaucoup plus faible.
À mesure que la NASA développera l’infrastructure à long terme, l’agence identifiera les régions potentielles où divers éléments pourraient être installés à l’approche des dates des futures missions Artemis. Dans ce processus de sélection d’un site, certains des facteurs à prendre en compte peuvent être des caractéristiques géographiques telles que la proximité des caractéristiques tectoniques et de la topographie, ce qui rend l’étude de Weber encore plus précieuse.
La NASA mesurera les tremblements de terre lunaires à l’aide de la mission InSight Mars, qui a été utilisée pour explorer Mars
La technologie derrière les deux sismomètres qui composent l’installation sismique Farside de la NASA a été utilisée pour détecter plus d’un millier de tremblements de terre sur la planète rouge. L’un des deux sismomètres personnalisés pour la surface lunaire, basés sur des instruments développés à l’origine pour la mission InSight Mars de la NASA, a enregistré plus de 1 300 tremblements de terre avant la fin de la mission en 2022.
Les deux sismomètres, qui font partie d’une charge utile appelée Farside Seismic Suite (FSS), arriveront en 2026 dans le bassin de Schrödinger, un large cratère d’impact situé à environ 500 kilomètres de la Terre, le pôle sud de la Lune. Le complexe autonome alimenté à l’énergie solaire dispose de son propre équipement informatique et de communication, ainsi que de la capacité de se protéger de la chaleur intense du jour lunaire et des conditions froides de la nuit.
L’instrument SEIS (Seismic Experiment on Internal Structure) à bord de la sonde Mars InSight de la NASA se trouve à l’intérieur d’un boîtier hexagonal de couleur cuivre sur cette photo prise par la caméra du bras robotique de l’atterrisseur le 4 décembre 2018. La technologie SEIS est utilisée sur Farside Seismic. Suite à la Lune. NASA/JPL-Caltech
L’installation, qui est 30 fois plus sensible que ses prédécesseurs Apollo, détectera les vibrations sismiques de «fond» de la Lune provoquées par des micrométéorites de la taille d’un caillou tombant à la surface. Cela aidera la NASA à mieux comprendre l’environnement d’impact actuel alors que l’agence se prépare à envoyer des astronautes Artemis pour explorer la surface lunaire.
Les planétologues veulent savoir ce que la FSS leur dira sur l’activité et la structure internes de la Lune. Ce qu’ils apprendront leur donnera un aperçu de la formation et de l’évolution de la Lune, ainsi que des planètes rocheuses telles que Mars et la Terre.
Photographié lors de l’assemblage en novembre 2023, le cube intérieur de la Farside Seismic Suite abrite un grand réseau de charges utiles de la NASA (à l’arrière) et deux sismomètres. L’appareil en forme de rondelle d’or abrite un capteur à courte période et le corps en argent abrite un sismomètre à bande ultra-large. NASA/JPL-Caltech
Le sismomètre à très large bande, ou VBB, est le sismomètre le plus sensible jamais créé pour être utilisé dans l’exploration spatiale : il peut détecter des mouvements terrestres inférieurs à un atome d’hydrogène. Cylindre épais d’environ 14 centimètres de diamètre, il mesure le mouvement de haut en bas à l’aide d’un pendule maintenu par un ressort. Il a été créé à l’origine par l’agence spatiale française CNES (Centre National d’Etudes Spatiales) comme instrument de remplacement d’urgence ( sauvegarde de secours») pour InSight.
Le plus petit sismomètre du complexe, appelé capteur à courte période, ou SP, a été construit par Kinemetrics à Pasadena, en Californie, en collaboration avec l’Université d’Oxford et l’Imperial College de Londres. Le dispositif en forme de rondelle mesure le mouvement dans trois directions à l’aide de capteurs gravés sur trois puces de silicium carrées, chacune d’environ 1 pouce (25 millimètres) de large.
La charge utile FSS a été assemblée au JPL l’année dernière. Ces dernières semaines, il a subi des tests environnementaux rigoureux dans le vide et à des températures extrêmes simulant l’espace, ainsi que de violentes secousses simulant le mouvement d’une fusée lors du lancement.
Poussière de lune chargée
Les chercheurs étudient les données de récents essais en vol suborbitaux pour mieux comprendre le régolithe lunaire, la poussière lunaire et ses conséquences potentiellement destructrices. L’expérience, développée conjointement par la NASA et l’Université de Floride centrale, met en lumière la façon dont ces particules de poussière abrasives interagissent avec les astronautes, leurs combinaisons spatiales et autres équipements sur la Lune.
L’expérience d’interaction électrostatique sur le régolithe (ERIE) était l’une des 14 charges utiles soutenues par la NASA lancées le 19 décembre à bord de la fusée sans pilote New Shepard de Blue Origin depuis la rampe de lancement 1 dans l’ouest du Texas. Au cours des essais en vol, ERIE a collecté des données pour aider les chercheurs du Kennedy Space Center en Floride à étudier les tribocharges, ou charges induites par friction, en microgravité.
La Lune est fortement chargée par des phénomènes tels que le vent solaire et la lumière ultraviolette du Soleil. Dans de telles conditions, les grains de régolithe sont attirés par les explorateurs lunaires et leur équipement. Une quantité suffisante de régolithe peut provoquer une surchauffe des instruments ou un dysfonctionnement.
L’un des principaux problèmes est qu’il est impossible de mettre quoi que ce soit à la terre électriquement sur la Lune. Ainsi, même un atterrisseur, un rover ou tout autre objet sur la Lune aura une polarité. Il n’existe actuellement aucune bonne solution au problème de la charge de poussière. “La poussière présente des arêtes vives qui peuvent rayer les surfaces et bloquer les radiateurs thermiques”, a déclaré Jay Phillips, directeur de la division électrostatique et charge des engins spatiaux de la NASA Kennedy.
La capsule de l’équipage de New Shepard est parachutée lors du lancement le mardi 19 décembre 2023. Origine bleue
La charge utile ERIE a passé environ trois minutes en microgravité pendant le vol suborbital de la capsule New Shepard, qui a duré environ 10 minutes, avant d’atterrir en toute sécurité sur Terre dans le désert du Texas. Une caméra a enregistré l’interaction et Phillips et son équipe examinent les données.
Les résultats serviront de base aux futures missions destinées à la surface lunaire. Par exemple, en utilisant des capteurs triboélectriques sur les roues du rover, les astronautes peuvent mesurer les charges positives et négatives entre le véhicule et le régolithe sur la surface lunaire. L’objectif ultime est de développer des technologies qui aideront à empêcher les combinaisons et les composants électroniques des astronautes de coller et d’être endommagés pendant les missions.