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La Nasa annonce : de l'eau sur la Lune !

       

                                                                

25	sep
	2009

            

La Lune n'est pas sèche. Sa surface recèle des milliards de milliards de molécules d'eau ! Elles se nichent juste à la surface, sur un millimètre d'épaisseur environ. De quoi récolter... un demi-litre par terrain de football. Il y aurait donc - le conditionnel ne portant que sur la quantité précise - quelques milliards de litres d'eau sur l'astre de la nuit.

C'est la découverte incroyable qu'annonce à l'instant la NASA. Elle est publiée demain dans une série de trois articles scientifiques de la revue Science.

La recherche d'eau sur la Lune constitue l'un des ingrédients favoris des planétologues, des ingénieurs du spatial, des astronautes et des auteurs de Science-Fiction. Logique. Car si la présence ou l'absence d'eau joue un rôle considérable dans les destins des corps céleste, ce n'est pas pour rien qu'on a baptisé H20 la molécule de la vie. Sans eau, pas de vie. Occuper la Lune, ou s'en servir de base pour explorer le système solaire, avec de premiers vols vers Mars, suppose d'avoir résolu le problème de l'eau. Si possible sans se tourner vers la pire des solutions : l'acheminer depuis le fond du puit gravitationnel terrestre à l'aide de fusées.
Donc, l'eau lunaire fait fantasmer. Le capitaine Haddock et Tintin en ont trouvé sur l'astre. Heinlein (Révolte sur la Lune) et d'autres auteurs de S-F l'ont utilisé pour coloniser la Lune. Mais...

Mais les roches rapportées par les astronautes des missions Apollo n'ont jamais montré la moindre trace

d'eau. Mais les radars terrestres comme les sondes lunaires - Clementine en 1994 (Nasa), Lunar Prospector (Nasa), en ou Smart One (Esa) - ont parfois laissé croire aux scientifiques qu'ils avaient déniché de l'eau, mais à chaque fois l'espoir s'évanouissait. Deux sondes viennent, enfin, de trouver de l'eau : l'indienne Chandrayaan et surtout la sonde Deep Impact de la Nasa. Ironie de la recherche : cette dernière a été envoyée dans l'espace pour observer... le bombardement d'une comète !

A propos de bombardement : c'est le 9 octobre que la Nasa va envoyer l'impacteur de la sonde LRO au fond d'un cratère afin de voir si... il ne s'y cache pas de la glace. LRO - Lunar reconnaissance orbiter - qui a commencé son travail de cartographie hyper précise de l'astre.

La sonde indienne Chandrayaan, lancée en octobre 2008, a permis à l'Inde de poser sa marque sur le sol lunaire avec l'arrivée, brutale, d'un impacteur. Depuis novembre 2008, ses instruments scrutent l'astre. L'un d'entre eux, le Moon mineralogy mapper, fourni par la Nasa, a fait sursauter ses scientifiques. Son spectrometre infrarouge, en dressant une carte de la Lune, détecte des émissions typiques de deux molécules, OH et H2O. Une émission diffuse sur l'astre, mais plus intense vers les zones les plus froides (pôles et fonds de cratères mal éclairés). De quoi faire entonner des chants de joie dans les labos.

Mais le spectromètre de MMM s'arrête pile poil à 3 microns. Or, pour en avoir le coeur plus net, éliminer

tout risque d'artefact instrumental et distinguer entre les deux molécules, il fallait un spectromètre infrarouge allant au delà de 3 microns de longueur d'onde afin de bien encadrer l'émission typique de la seule molécule H20 entre 2,8 et 3,6 microns... justement le cas de celui de la sonde Deep Impact. Chance incroyable, cette dernière, après son opération "Je bombarde une comète et je prend une photo" qui fit la Une de Libération le 4 juillet 2005, passe pas trop loin de la Lune - 6 millions de kilomètres tout de même, en mai dernier. Chance aussi : le monde des planétologues n'est pas immense. Ainsi, l'astrophysicienne Jessica Sunshine fait partie de l'équipe scientifique de MMM... et de celle de Deep Impact. Autant dire que la jonction s'opère illico presto.

«Mon premier mail sur cette affaire date de début mai» me raconte Olivier Groussin, du laboratoire d'astrophysique de Marseille (INSU/CNRS, Université de Provence), qui fait partie de l'équipe scientifique de Deep Impact depuis plusieurs années. Il a participé à l'opération bombardement de comète (toute l'histoire est ici, et là, et là). Et maintenant oeuvre dans le cadre du prolongement de la mission, baptisé EPOXY dont l'objectif est le survol de la comète 103P/Hartley 2, en novembre 2010. «Nous devions de toute façon faire des observations de la Lune, surtout pour vérifier le fonctionnement des instruments, mais nous avons modifié le programme pour obtenir le maximum d'informations avec le spectromètre infrarouge.»

Le résultat fut, insiste t-il, «sans ambiguité». En anglais, le terme utilisé par les scientifiques dans leurs articles est «strong evidence». Surtout qu'un troisième instrument spatial... l'avait déjà vu ! Eh oui, lorsqu'une sonde interplanétaire quitte la Terre pour aller visiter Jupiter ou Saturne, on profite de la proximité de la Lune pour tester les instruments au début du voyage. Ainsi, lorsque la sonde Cassini est partie vers Saturne, en 1997, elle a fait plusieurs détours, dont l'un pas loin de la Lune en 1999. Et là, son spectrometre infrarouge avait détecté des traces d'eau. Mais ce n'est qu'après la découverte de Chandrayaan que l'on est allé vérifié ces données.

La physique connue le leur dit avec certitude : il y a de l'eau. Mais combien, et surtout, comment est-elle arrivée là ? C'est là que commencent les conditionnels.

Combien ? Olivier Groussin a accepté de se livrer à des calculs qui ne sont pas dans les articles. Et qui donnent des résultats à prendre comme des ordres de grandeur car les incertitudes des mesures sont importantes. Donc : «environ 1 litre d'eau pour 10.000 mètres carrés, ou pour être plus visuel 0.5 litre par terrain de foot. Extrapolé à la surface de la Lune, cela veut dire environ 4 milliards de litres d'eau, soit un volume équivalent de quelques millions de mètres cubes.»

Comment est-elle arrivée là ? Les planétologues ne peuvent pour l'instant qu'avancer la seule hypothèse

plausible, compatible avec la physique et la chimie connues. Ce sont les protons du vent solaire (rien à voir avec le vent d'ici, ce sont des particules électriquement chargées, surtout des protons) qui seraient à l'origine de cette eau. Un proton, c'est un ion hydrogène, c'est à dire un atome d'hydrogène privé de son électron. Quand ce proton frappe le sol lunaire, il peut y dissocier des atomes d'oxygène dont certains sont donc libres de se recombiner avec lui. Le processus formerait des atomes OH (hydroxyle) et... H20, de l'eau. L'image ci-contre illustre cette idée. Après sa formation, la molécule d'eau est adsorbée (faiblement fixée à la surface) sur les poussières. Mais cette molécule d'eau n'est pas éternelle. Si la température au sol s'élève assez pour qu'elle se désadsorbe, les photons du Soleil vont alors la dissocier. Le processus n'est donc pas cumulatif.

Cette explication plausible ne s'appuie pas seulement sur la physique et la chimie. Mais aussi sur les répartitions spatio-temporelles enregistrées par Deep Impact. Ainsi, il n'ya quasiment pas d'eau à l'équateur et on en trouve de plus en plus en allant vers les pôles. En outre, on trouve le même gradient...  dans la «journée» lunaire. Il y a plus de formation d'eau le matin et le soir, et plus de destruction sous le soleil de midi - le processus est illustré par l'image ci-contre.

Pourtant, souligne Olivier Groussin, il faut souligner que «si la présence d'eau semble solidement établie, mais le processus de sa formation, et de sa destruction, comme d'une éventuelle migration, relève de l'hypothèse et doit être mis au conditionnel, même si nous n'avons pour l'instant aucune alternative à y opposer».

Les astronautes peuvent-ils espérer boire cette eau ? En théorie, pourquoi pas. Pour la récupérer, il "suffit" de chauffer le sol lunaire et de récupérer les molécules d'eau qui vont alors s'en détacher. Facile à dire... En outre, avec un demi litre par terrain de football ainsi traité, on ne va pa loin. Bref, il est probable que la Nasa va se servir de cette découverte pour alimenter son discours prophétique sur la "Nouvelle Frontière", mais il est plus raisonnable de penser que, si les astronautes retournent sur la Lune, ce sera avec quelques bouteilles d"eau bien de chez nous.... et un système de recyclage de leurs eaux usées et urines. Désolé pour le côté pas glamour du tout.

L'article de Pieters et al. sur la découverte de Chandrayaan. Celui de Sunshine et al. sur les mesures de Deep impact. L'article sur les données de la sonde Cassini en 1999.

Les pages de Libération sur la mission Deep Impact en 2005 ( Téléchargement Evt Deep Impact-1, Téléchargement Evt Deep Impact-2 , Téléchargement Resultats Deep Impact , Téléchargement Suite deep impact )