Une image en mosaïque du pôle sud de la Lune. Le cratère Henson est situé juste au sud du cratère de Gerlache, vu ici à gauche du pôle sud au centre de cette mosaïque. Crédit : NASA/GSFC/Université d’État de l’Arizona
Les pièges contiennent probablement du dioxyde de carbone solide qui pourrait être utilisé pour maintenir la présence de robots ou d’humains sur la Lune.
Après des décennies d’incertitude, les chercheurs ont confirmé l’existence de pièges froids de dioxyde de carbone lunaire qui pourraient potentiellement contenir du dioxyde de carbone solide. La découverte aura probablement une influence majeure sur l’élaboration des futures missions lunaires et pourrait avoir un impact sur la faisabilité d’un robot ou d’une présence humaine soutenue sur la lune.
Dans les régions ombragées en permanence aux pôles de notre lune, les températures chutent en dessous de celles des régions les plus froides de Pluton, permettant des pièges à froid de dioxyde de carbone. Dans ces pièges froids, les molécules de dioxyde de carbone pourraient geler et rester sous forme solide même pendant les températures maximales de l’été lunaire.
Les futurs explorateurs humains ou robots pourraient utiliser le dioxyde de carbone solide contenu dans ces pièges froids pour produire du carburant ou des matériaux pour des séjours lunaires plus longs. Le dioxyde de carbone et d’autres substances organiques volatiles potentielles pourraient également aider les scientifiques à mieux comprendre l’origine de l’eau et d’autres éléments sur la lune.
Bien que les pièges froids aient été prédits par les planétologues depuis des années, cette nouvelle étude est la première à établir et à cartographier fermement la présence de pièges froids à dioxyde de carbone. Pour trouver les points les plus froids à la surface de la lune, les chercheurs ont analysé 11 ans de données de température de l’expérience Diviner Lunar Radiometer, un instrument volant à bord Nasa‘s Lunar Reconnaissance Orbiter.
La nouvelle recherche, publiée dans la revue AGU Lettres de recherche géophysique, qui publie des rapports courts à fort impact avec des implications immédiates couvrant toutes les sciences de la Terre et de l’espace, montre que ces pièges froids comprennent plusieurs poches concentrées autour du pôle sud lunaire. La superficie totale de ces pièges à dioxyde de carbone totalise 204 kilomètres carrés, la plus grande zone du cratère d’Amundsen abritant 82 kilomètres carrés de pièges. Dans ces zones, les températures restent continuellement inférieures à 60 degrés Kelvin (environ moins 352 degrés Fahrenheit.)
L’existence de pièges froids à dioxyde de carbone ne garantit pas l’existence de dioxyde de carbone solide sur la lune, mais cette vérification rend très probable que de futures missions pourraient y trouver de la glace de dioxyde de carbone, selon les chercheurs.
“Je pense que lorsque j’ai commencé cela, la question était:” Pouvons-nous affirmer avec certitude qu’il y a des pièges froids de dioxyde de carbone sur la lune ou non? “”, a déclaré Norbert Schörghofer, planétologue au Planetary Science Institute et auteur principal de l’étude. «Ma surprise a été qu’ils sont en fait, définitivement là. Il se pourrait que nous ne puissions pas établir leur existence, [they might have been] un pixel sur une carte… donc je pense que la surprise a été que nous avons vraiment trouvé des régions contiguës qui sont assez froides, sans aucun doute.
Une carte des pièges à froid de dioxyde de carbone sur la lune, avec probablement des pièges à froid marqués dans des tons violets. Dans ces régions, les températures descendent même en dessous des températures les plus froides mesurées sur Pluton. Crédit : AGU/Lettres de recherche géophysique
Gérer la lune
L’existence de pièges à dioxyde de carbone sur la lune aura probablement des implications pour la planification de la future exploration lunaire et la politique internationale concernant la ressource.
S’il y a effectivement du dioxyde de carbone solide dans ces pièges froids, il pourrait potentiellement être utilisé de diverses manières. Les futurs explorateurs de l’espace pourraient utiliser la ressource dans la production d’acier ainsi que de carburant pour fusée et de biomatériaux, qui seraient tous deux essentiels pour une présence robotique ou humaine soutenue sur la lune. Ce potentiel a déjà suscité l’intérêt des gouvernements et des entreprises privées.
Les scientifiques pourraient également étudier le carbone lunaire pour comprendre comment se forment les composés organiques et quel type de molécules peuvent être produites naturellement dans ces environnements difficiles.
Les pièges à froid de dioxyde de carbone pourraient également aider les scientifiques à répondre à des questions de longue date sur les origines de l’eau et d’autres substances volatiles dans le système Terre-Lune, selon Paul Hayne, un planétologue à l’Université du Colorado, Boulder, qui n’a pas été impliqué dans le étudier.
Le dioxyde de carbone pourrait être un traceur des sources d’eau et d’autres substances volatiles à la surface lunaire, aidant les scientifiques à comprendre comment ils sont arrivés sur la Lune et sur Terre.
“Ce devraient être des sites hautement prioritaires à cibler pour les futures missions débarquées”, a déclaré Hayne. “Ce genre de points précis où vous pourriez aller sur la surface lunaire pour répondre à certaines de ces grandes questions sur les volatils sur la lune et leur livraison d’ailleurs dans le système solaire.”
Référence : « Carbon Dioxide Cold Traps on the Moon » de Norbert Schorghofer, Jean-Pierre Williams, Jose Martinez-Camacho, David A. Paige et Matthew A. Siegler, 7 octobre 2021, Lettres de recherche géophysique.
DOI : 10.1029/2021GL095533
