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La NASA découvre de l’eau sur la Lune grâce à SOFIA

50 ans après les premiers pas de Neil Amstrong sur la Lune, des scientifiques utilisant un télescope aéroporté ont découvert pour la première fois de l’eau sur sa surface ensoleillée.


La Lune et le cratère de Clavius bien visible en bas de l’image, dans l’hémisphère Sud de notre satellite

Une quantité d’eau inédite

Les résultats publiés dans la revue Nature Astronomy le confirment: une quantité inédite d’eau est présente dans le cratère ensoleillé de Clavius. Si le nom de ce cratère large de 225 km vous dit quelque chose, c’est peut être grâce au livre 2001 l’Odyssée de l’espace, dans lequel Arthur Clarke imaginait déjà une base lunaire en 1968.

C’est dans l’hémisphère Sud de notre satellite que le télescope SOFIA a détecté jusqu’à 0,4 grammes d’eau par litre de roches, soit l’équivalent du volume d’une canette de soda dans chaque mètre cube de régolithe lunaire. En comparaison, on trouve en moyenne 100 fois plus d’eau dans le sable du Sahara, mais cette quantité reste suffisante pour marquer un nouveau pas dans l’exploration lunaire.

L’eau et la Lune, une histoire qui date

Au retour des missions Apollo, les scientifiques pensent que la Lune est totalement sèche: sous l’action du soleil, les températures extrêmes transforment la glace en vapeur d’eau, dont les molécules s’échappent ensuite dans le vide spatial. Mais 20 ans plus tard, des satellites de la NASA découvrent des endroits en permanence abrités du soleil, surnommés “cold traps”, où la température reste suffisamment basse pour y piéger l’eau sous forme de glace.

A cette époque, les scientifiques pensent donc que la majeure partie de l’eau lunaire se trouve à l’abri du soleil, notamment aux pôles, et il semble impossible d’en trouver ailleurs. Mais dans les années 2000, les capteurs infrarouges des missions Cassini, Deep Impact Comet et de la sonde indienne Chandrayaan-1 détectent la présence de traces d’eau sur la face éclairée de la Lune, sans pouvoir déterminer avec précision s’il s’agit d’eau ou d’hydroxyle, une molécule dont la structure chimique est très proche de celle de l’eau.


Illustration d’un “cold trap” et de l’ombre permanente photographié sur l’astéroide Cérès par la sonde Dawn.


Vue aérienne du télescope SOFIA en vol

Photo de l’intérieur de la cabine du Boeing 747 converti en observatoire volant. Au fond en bleu, on peut distinguer le mécanisme du télescope de 2,7 mètres de diamètre

Un télescope de 2,7 mètres à bord d’un boeing 747

Il aura donc fallu attendre 2020, un télescope aéroporté et un peu de chance pour que les scientifiques apportent enfin la preuve qu’il cherchaient. SOFIA, “l’Observatoire Stratosphérique pour l’Astronomie Infrarouge” est un Boeing 747 modifié par la NASA et l’agence spatiale allemande. Comme son nom l’indique, l’observatoire volant est doté d’une caméra infrarouge particulièrement précise, capable de reconnaître la longueur d’onde spécifique aux molécules d’eau, en évitant la confusion avec l’hydroxyle.

Depuis 2007, le télescope SOFIA permet aux astronomes de travailler en haute altitude (à 14 km au dessus de la mer), et d’obtenir des images plus claires du ciel, en éliminant 99% de la vapeur d’eau que rencontrent les télescopes terrestres classiques.

Une découverte chanceuse

Initialement, la NASA pensait que la Lune serait trop lumineuse pour la caméra de SOFIA, d’ordinaire utilisée pour observer des objets plus sombres comme les étoiles ou les trous noirs. C’est donc un peu par hasard que les scientifiques ont fait leur découverte, en utilisant le cratère Clavius pour de simples tests de calibration. Le 747 modifié devrait donc redécoller prochainement pour tenter de comprendre l’origine et la répartition de l’eau présente sur la face éclairée de la Lune.


Image recomposée capturée par SOFIA: W51A, la plus grande région de formation d’étoiles de notre galaxie. Des dizaines d’étoiles massives de plus de huit fois la taille de notre Soleil s’y forment.

“C’était en fait la première fois que SOFIA regardait la Lune, et nous n’étions même pas tout à fait sûrs d’obtenir des données fiables […] et maintenant que l’on sait que c’est possible, nous prévoyons de multiplier les vols d’observation”
Naseem Rangwala
Naseem Rangwala
Astrophysicienne (NASA Ames Research Center)


Viper and Mike Pence
Le Vice-président Mike Pence photographié aux côtés d’un prototype du rover VIPER au NASA Ames Research Center (2019)

De nouvelles perspectives

En plus d’ouvrir de nouvelles perspectives pour la mission Artemis, les données collectées viendront s’ajouter au programme du rover VIPER. Présenté dans le JDE #8, la NASA prévoit son lancement d’ici 2022, et il aura pour mission de cartographier les ressources en eau afin de préparer l’installation de la première colonie lunaire.


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