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Les futurs colons trouveront-ils vraiment de la glace aux pôles lunaires ?

Les pôles lunaires fascinent depuis des décennies car on pense que l’eau des comètes tombées sur la Lune il y a des milliards d’années s’est accumulée au fond de certains cratères perpétuellement dans l’ombre, où de la glace pourrait servir aux besoins de colons lunaires travaillant, par exemple, à la construction de grandes colonies spatiales. Mais est-ce bien le cas, des gisements importants de glace sont-ils présents ?

La planète entière s’est enthousiasmée pour le succès total de la sonde indienne Chandrayaan 3. Certains sans doute plus que d’autres du fait que la sonde et son rover sont les premiers à explorer au sol l’un des pôles de la Lune et plus précisément son pôle Sud. Pour le comprendre, on peut se rappeler que dans son roman 2001 : l’Odyssée de l’espace, Arthur Clarke situe précisément une base lunaire permanente des États-Unis dans le cratère Clavius au pôle Sud de la Lune. Ce n’est pas un hasard car on spéculait déjà dans les années 1960 sur la possibilité que de l’eau gelée, vestige d’un intense bombardement cométaire il y a des milliards d’années, pouvait se trouver au niveau des pôles au fond de certains cratères lunaires perpétuellement dans l’ombre et donc bien au-dessous de 0 °C depuis des milliards d’années.

Cela a été confirmé par des missions lunaires comme celle de Chandrayaan-1 ou Lcross (Lunar Crater Remote Observation and Sensing Satellite) et même carrément au niveau de Clavius il y a quelques années bien que pas dans l’ombre lunaire, comme le montre la vidéo ci-dessous.

Alors certes, Arthur Clarke a échoué à prédire déjà le futur de la conquête spatiale pour la fin du XXe siècle il y a 50 ans, mais ses prédictions à ce sujet ne sont-elles pas fausses uniquement du point de vue du calendrier ? Après tout, il a tout de même déjà correctement prédit un aspect du monde  moderne qui est le nôtre, comme Futura l’avait rappelé le 12 mars 2019, à l’occasion des 30 ans de la naissance du Web au Cern.

Une présentation résumée de la découverte de la Nasa dans le cratère Clavius. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa’s Ames Research Center

Des cratères à l’insolation changeante au cours des milliards d’années

Toutefois, des recherches menées par Norbert Schorghofer, du Planetary Science Institute à Tucson en Arizona (États-Unis), conjointement avec sa collègue Raluca Rufu du Southwest Research Institute à Boulder au Colorado (États-Unis), suggèrent que les potentiels gisements de glace aux pôles pourraient être moins importants qu’on ne l’espérait. C’est ce qui ressort des travaux qu’ils ont exposés dans un article publié dans le célèbre journal Science Advances.

« Ces résultats modifient la prévision de l’endroit où nous nous attendons à trouver de la glace d’eau sur la Lune, et cela modifie considérablement les estimations de la quantité de glace d’eau présente sur la Lune. On ne s’attend plus à d’anciens réservoirs de glace d’eau », déclare ainsi Schorghofer dans un communiqué du Planetary Science Institute.

La raison en est que les chercheurs ont été conduits à réviser les dates et les durées de l’existence de zones d’ombre permanente (ZOP) de la Lune. Il apparaît maintenant que les plus anciennes sont apparues il y a moins de 3,4 milliards d’années, c’est-à-dire alors que le bombardement cométaire du Système Terre-Lune avait déjà considérablement diminué. Moins d’eau que prévu devrait donc se retrouver aux pôles, mais cela reste bien sûr à vérifier sur place.

Pour arriver à cette conclusion, les deux chercheurs se sont appuyés sur des travaux récents en mécanique céleste d’une équipe d’astronomes français, ce qui a conduit à mieux prendre en compte les effets des forces de marée du Soleil et de la Terre qui non seulement provoquent l’éloignement de la Lune de la Terre depuis des milliards d’années, mais aussi un changement de l’inclinaison de notre satellite par rapport à son plan orbital, ce qui justement change l’insolation des pôles lunaires.

Toujours dans le communiqué du PSI, Schorghofer explique : « Quand j’ai entendu parler de leurs résultats, j’ai immédiatement compris qu’ils avaient de profondes implications pour la recherche de glace d’eau sur la Lune. J’ai abandonné tout ce que je faisais et j’ai commencé à travailler sur les détails, avec l’aide de ma co-auteure Raluca Rufu. Nous avons calculé l’orientation de l’axe de rotation lunaire et l’étendue des zones d’ombre permanente. Nous avons pu quantifier la jeunesse réelle des ZOP lunaires. L’âge moyen des ZOP est de 1,8 milliard d’années au maximum. Il n’y a pas d’anciens réservoirs de glace d’eau sur la Lune ».

Des colonies lunaires en prélude aux colonies spatiales ?

Nous savons qu’il y a quand même de l’eau dans certains cratères lunaires, grâce notamment aux analyses du panache causé par l’impact du module Centaure sur le fond du cratère Cabeus le 9 octobre 2009. Comme ce cratère est vieux de moins d’un milliard d’années, c’est tout de même très encourageant, car même les jeunes ZOP contiennent de la glace et les plus anciens devraient en contenir encore plus.

Espérons que les missions Artemis seront les premiers pas vers la réalisation des projets, d’abord de colonies lunaires et ensuite de colonies spatiales construites à partir du sol lunaire et issues des travaux de Gerard Kitchen O’Neill (6 février 1927 – 27 avril 1992) qui a marqué le grand public avec un livre publié en 1976 sur les colonies spatiales et dont le titre en anglais est The High Frontier. On peut prendre connaissance de la vision du futur qu’avait O’Neill au début des années 1980 avec un autre ouvrage en accès libre sur la toile : 2081: a hopeful view of the human future.

Des explications pas trop techniques, mais avec calculs, peuvent se trouver dans un article publié en 1974 par Gerard O’Neill dans Physics Today. La construction de ces colonies repose en effet sur des matériaux extraits du sol lunaire par des colons.


Comme le montre cette courte vidéo, les matériaux permettant la construction de colonies spatiales sont tirés d’une colonie lunaire, là où la gravité est faible en comparaison de la Terre. © Erik Wernquist

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Written by Emilie Grenaud

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