Une image fixe du disque complet de la Lune tel qu’il est apparu le 17 février 2022. La région des observations SOFIA est représentée dans les tons de bleu et de marron. Crédit : Studio de visualisation scientifique du Goddard Space Flight Center de la NASA/Ernie Wright

Une nouvelle étude utilisant l’Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge (SOFIA), désormais à la retraite, a reconstitué la première carte détaillée et étendue de la distribution de l’eau sur la Lune.[{ » attribute= » »>SOFIA was a joint project of NASA and the German Space Agency at DLR.

With clear, identifiable lunar features marked out by the water data, the research provides hints about how water may be moving across the Moon’s surface, particularly near its South Pole — an important area for space exploration. The study was published in The Planetary Science Journal on March 15, 2023.

The new map covers about one-quarter of the Earth-facing side of the lunar surface below 60 degrees latitude and extends to the Moon’s South Pole. Given the large region covered, the researchers could easily identify how water relates to surface features on the Moon, staying away from sunlight and favoring cold areas.

Une nouvelle étude utilisant l’Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge (SOFIA), désormais à la retraite, a reconstitué la première carte détaillée et étendue de la distribution de l’eau sur la Lune. La nouvelle carte couvre environ un quart du côté de la surface lunaire faisant face à la Terre en dessous de 60 degrés de latitude et s’étend jusqu’au pôle sud de la Lune. Dans cette visualisation de données, les observations de l’eau lunaire de SOFIA sont indiquées en utilisant la couleur, le bleu représentant les zones de signal d’eau plus élevé et le brun moins. Crédit : Studio de visualisation scientifique du Goddard Space Flight Center de la NASA/Ernie Wright

« En regardant les données sur l’eau, nous pouvons réellement voir les bords des cratères, nous voyons les montagnes individuelles, et nous pouvons même voir des différences entre les côtés jour et nuit des montagnes, grâce à la concentration plus élevée d’eau à ces endroits », a déclaré Bill Reach, directeur du SOFIA Science Center au centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley en Californie et auteur principal de l’étude, qui a été présentée à la conférence sur les sciences lunaires et planétaires de 2023.

Fin 2024, le Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) de la NASA atterrira dans la région étudiée par SOFIA, au sommet de Mons Mouton, pour mener la première mission de cartographie des ressources au-delà de la Terre. La montagne lunaire au sommet plat sera une région d’accent dans le prochain article de l’équipe qui a dirigé l’étude actuelle des données SOFIA.

Une visualisation des données SOFIA mesurant un signal ou « signature lumineuse » de l’eau superposée à une visualisation de la Lune telle qu’elle apparaissait au moment des observations en février 2022. Un bleu plus foncé indique une concentration d’eau plus élevée. Près du haut à gauche de la région étudiée, une crête est visible en bleu foncé, où l’eau est particulièrement concentrée sur le versant ombragé d’un élément lunaire escarpé. À mi-chemin sur le côté gauche de la région se trouve le cratère Moretus. La paroi interne de la moitié supérieure du cratère est clairement délimitée en bleu foncé, indiquant une plus grande présence d’eau sur cette surface ombragée. Bien que le côté droit de la région soit globalement plus sec, on peut encore voir de l’eau tracer l’intérieur des cratères en bleu clair. Crédit : Studio de visualisation scientifique du Goddard Space Flight Center de la NASA/Ernie Wright

Cette constatation actuelle, ainsi que deux résultats SOFIA précédents sur le montant et distribution d’eau sur la surface éclairée par le soleil de la Lune, suit une signature lumineuse unique de l’eau. D’autres missions d’observation de vastes zones de la surface lunaire ont étudié différentes longueurs d’onde de lumière, qui ne peuvent pas distinguer l’eau de molécules similaires, telles que l’hydroxyle. L’eau de la Lune est présente dans le sol et peut se trouver sous forme de cristaux de glace ou de molécules d’eau liées chimiquement à d’autres matériaux.

Au lieu de déterminer la quantité absolue d’eau dans la région, les chercheurs ont comparé les données obtenues autour du pôle sud de la Lune à une région de référence relativement sèche près de l’équateur de la Lune pour voir comment son abondance change. L’eau a été trouvée en plus grande concentration sur les côtés ombragés des cratères et des montagnes, de la même manière que les skieurs sur Terre savent que les pentes recevant moins de soleil direct retiennent la neige plus longtemps. Cela suggère que la géographie locale de la Lune joue un rôle important dans la quantité d’eau présente.

Une image fixe de la Lune et de la partie sud des données SOFIA. Crédit : Studio de visualisation scientifique du Goddard Space Flight Center de la NASA/Ernie Wright

Alors que la NASA se prépare à renvoyer des astronautes sur la Lune sous Artemis, l’agence a identifié 13 régions d’atterrissage candidates près du pôle Sud lunaire. Grâce à Artemis, la NASA fera atterrir la première femme et la première personne de couleur sur la Lune, et l’eau lunaire pourrait être une ressource essentielle pour établir une présence humaine à long terme.

« Avec cette carte des données SOFIA, et d’autres à venir, nous examinons comment l’eau est concentrée dans différentes conditions environnementales lunaires », a déclaré Casey Honniball, chercheur assistant invité et membre de l’équipe scientifique VIPER au Goddard Space Flight Center de la NASA, dans Greenbelt, Maryland, qui a participé aux travaux. « Cette carte fournira des informations précieuses pour le programme Artemis sur les zones de prospection potentielles, mais fournira également un contexte régional pour les futures missions scientifiques, comme VIPER. »

En plus de la région sud pour laquelle les nouveaux résultats cartographiques ont été créés, les observations SOFIA de sites pertinents pour d’autres missions sont dans les archives et sont en cours d’analyse. Les missions liées à Artemis de la NASA cibleront à la fois les régions polaires et non polaires, y compris Lunar Trailblazer, qui orbitera autour de la Lune pour cartographier son hydroxyle et son eau.

D’où peut provenir l’eau de la Lune – qu’elle soit ancienne et qu’elle existe de manière inhérente dans les minéraux de la Lune à la suite des premiers processus volcaniques sur la Lune ou qu’elle soit contemporaine et délivrée par des astéroïdes, des comètes ou le vent solaire, et si elle migre le long la surface de la Lune – est une autre question importante laissée ouverte par les observations SOFIA. VIPER visera à mieux comprendre cette distinction, qui est importante pour déterminer si l’eau est répandue et profonde dans la surface, ou seulement dispersée à ou près de la surface.

Il est clair, cependant, que même à sa limite la plus basse, la Lune contient beaucoup plus d’eau que nous ne le pensions autrefois.

« Notre connaissance commune de l’ère Apollo selon laquelle la Lune est complètement sèche était fausse », a déclaré Paul Lucey, professeur à l’Université d’Hawaï à Manoa et co-auteur de l’article. « Nous savons déjà que c’est mal, mais la question est de savoir de combien. »

Référence : « The Distribution of Molecular Water in the Lunar South Polar Region Based on 6 μm Spectroscopic Imaging » par William T. Reach, Paul G. Lucey, Casey I. Honniball, Anicia Arredondo et Erick R. Malaret, 15 mars 2023, Le Journal des sciences planétaires.
DOI : 10.3847/PSJ/acbdf2