Nouvelles preuves de l’eau qui se cache sous les pôles de la lune

Nous avons tendance à penser au lune En tant que roche froide et poussiéreuse, mais en fait, c’est surface peut devenir assez chaud pendant un jour lunaire. À quel point? Il s’avère que la réponse peut varier considérablement sur une très courte distance.

Quand le La mission Chandrayaan-3 a abordé la lune en août 2023l’une des premières choses qu’il a faites a été de mesurer la température de surface. Les résultats – ont été comptabilisés dans un Étude publiée le 6 mars dans la revue Communications Terre et Environnement– était à la fois inattendu et intrigant. Ils soulèvent également des implications alléchantes pour la plus grande question lunaire de tous: combien d’eau est là-haut?

Pendant Expérience thermophysique de surface de Chandra (Chaste), le vaisseau spatial a pris les premières mesures de ce type depuis celles prises par le Missions Apollo il y a plus d’un demi-siècle. Alors qu’Apollo a atterri près de l’équateur de la lune, Chandrayaan a atterri à une latitude de 69 degrés au nord – bien dans les régions polaires précédemment inexplorées de la Lune.

Les scientifiques s’attendaient à ce que la température de surface sur cette partie de la lune soit dans la région de 330 degrés Kelvin (environ 57 degrés Celsius ou 134 degrés Fahrenheit.) Le Le site d’atterrissage était beaucoup plus chaud: Un brûlant 355 ° K (82 ° C ou un peu moins de 180 ° F), au moins 20 ° K plus élevé que prévu. Cependant, à peine un mètre, la température de surface n’était que de 332 ° K (59 ° C ou 138 ° F). C’est encore chaud, mais beaucoup moins que le site d’atterrissage et plus conforme à ce que les scientifiques attendaient.

Une telle différence dramatique à une distance d’un peu plus de trois pieds s’avère être expliquée par un fait simple. Chandrayaan-3 s’est retrouvé perché sur une pente peu profonde, à un angle d’environ 6 ° vers l’équateur. La région plus fraîche, quant à elle, était essentiellement plate. Il semble difficile de croire que cette différence de pente relativement faible pourrait expliquer une si grande différence de température. Selon K. Durga Prasad—Un co-auteur de l’étude et membre du corps professoral de la division des sciences planétaires du département de l’espace du gouvernement indien, les mesures illustrent en fait deux faits importants sur la lune.

La première est que la surface lunaire est recouverte d’une fine couche de poussière et de fragments de roche, connue sous le nom de «couche du peluche». Cette couche est caractérisée par sa «très faible conductivité thermique et sa grande porosité», raconte Prasad Science populaire. En d’autres termes, il est exceptionnellement mauvais à mener de la chaleur. Cette mauvaise conductivité signifie que la chaleur ne diffuse pas à travers la surface – si un terrain est chaud, il reste chaud, même s’il est juste à côté d’une zone relativement froide.

Si un morceau de terrain est Hot, dit Prasad, dépend du «flux solaire incident», ou Combien de soleil tombe dessus. Étant donné le manque d’arbres ou d’autres sources d’ombre sur la lune, le facteur clé ici est la topographie. Si le reste du terrain est à un niveau égal, un morceau de terrain qui s’éloigne du soleil sera plus froid que celui qui se penche vers le soleil. Tout aussi important, à mesure que l’angle de la pente augmente, il en va de même pour son effet sur le flux solaire incident.

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Surtout, ce dernier effet dépend de la latitude. Lorsque vous vous éloignez de l’équateur, l’angle auquel les rayons du soleil frappent la lune devient plus oblique – tout comme la mesure dans laquelle une variation donnée dans l’angle d’une pente aura sur la quantité de soleil que reçoit la pente. Aux Polonais de la Lune, même de petites variations de la topographie peuvent faire des différences significatives de température de la surface – comme illustrée bien par Site d’atterrissage de Chandrayaan-3 mesures.

Mais comment tout cela est-il lié à la quantité d’eau qui peut être présente ou non sur la lune? Selon Prasad, il existe deux facteurs qui ont créé la grande température dans ces mesures: la conductivité thermique de surface porteuse et l’augmentation de la sensibilité à la variation topographique loin de l’équateur. Les deux affectent également la température du sous-sol de la Lune, qui joue un rôle important dans la détermination de la capacité de la Lune à accumuler et à retenir l’eau.

Le Mauvaise conductivité thermique de la couche de peluche signifie également que la chaleur a du mal à se propager vers le bas dans le régolithe lunaire. Ce manque de chaleur crée une différence significative entre la température de la surface et la température de la roche qui n’est qu’à quelques pouces. L’épaisseur de la couche du peluche à un point donné est le facteur dominant pour déterminer la différence entre la surface et les températures souterraines.

«En raison de la faible nature conductrice de la couche superficielle, la chaleur… se propage très lentement vers le sous-sol, (et) une grande différence de température est observée entre la surface et les températures souterraines», dit Prasad. «D’un autre côté, (où) la conductivité thermique est élevée, la chaleur se propage plus rapidement dans le souterrain, résultant en une différence de température (relativement faible).»

La température souterraine est importante en ce qui concerne l’eau. C’est l’un des nombreux facteurs qui affectent l’accumulation de glace d’eau, mais selon Prasad, «le point principal n’est pas seulement l’accumulation d’eau, mais (la) migration (de l’eau (vers le sous-sol et (il) restant à plusieurs périodes.» Ces processus, dit-il, dépendent largement de la température, à la fois à la surface et au-dessous.

Les scientifiques ont longtemps prévu Que toute eau puisse être présente sur la lune serait très probablement trouvée aux pôles lunaires. Cependant, cette nouvelle étude utilise les données de Chandrayaan-3 pour suggérer qu’il pourrait également y avoir plus d’eau dans les régions entourant les pôles. Le terrain de ces régions qui a une pente suffisamment grande du soleil –environ 14 °selon les calculs du journal – il peut être tout aussi de bons endroits pour l’eau que les pôles réels eux-mêmes.

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«La présente étude indique que (ces emplacements) offrent un environnement similaire à celle des sites polaires pour accumuler de la glace d’eau à des profondeurs peu profondes», explique Prasad.

Alors, combien d’eau «supplémentaire» pourrait être présente? C’est difficile à dire et ce n’est certainement pas aussi simple que de multiplier la profondeur supplémentaire par la surface des pentes appropriées.

«L’ensemble du processus d’accumulation et de stockage de la glace d’eau», dit Prasad, «est assez complexe».

Néanmoins, les données recueillies par la mission Chandrayaan-3 permettent déjà des modèles améliorés de la migration et stabilité de la glace d’eau pour différents emplacements représentatifs sur la lune. En fin de compte, le document montre à quel point il est important pour les astronomes de recueillir des données de première main.

«Sur la base des profils de température de Chaste comme vérité au sol, (nous) pouvons modéliser la migration et la stabilité de la glace d’eau pour différents emplacements représentatifs sur la lune», explique Prasad. «(Le but est) d’obtenir une compréhension complète et une distribution de la glace d’eau sur la lune.»