Il y a des milliards d’années, une série d’éruptions volcaniques s’est déchaînée sur la lune, recouvrant de lave chaude des centaines de milliers de kilomètres carrés de la surface de l’orbe. Au fil des éons, cette lave a créé les taches sombres, ou maria, qui donnent au visage de la lune son apparence familière aujourd’hui.
Maintenant, de nouvelles recherches de CU Boulder suggèrent que les volcans pourraient avoir laissé un autre impact durable sur la surface lunaire : des plaques de glace qui parsèment les pôles de la lune et, à certains endroits, pourraient mesurer des dizaines voire des centaines de pieds d’épaisseur.
« Nous l’envisageons comme un givre sur la lune qui s’est accumulé au fil du temps », a déclaré Andrew Wilcoski, auteur principal de la nouvelle étude et étudiant diplômé au Département des sciences astrophysiques et planétaires (APS) et au Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale. (LASP) à CU Boulder.
Lui et ses collègues ont publié leurs conclusions ce mois-ci dans Le Journal des sciences planétaires.
Les chercheurs se sont appuyés sur des simulations informatiques, ou des modèles, pour tenter de recréer les conditions sur la lune bien avant que la vie complexe n’apparaisse sur Terre. Ils ont découvert que les anciens volcans lunaires crachaient d’énormes quantités de vapeur d’eau, qui se sont ensuite déposées à la surface, formant des réserves de glace qui pourraient encore se cacher dans les cratères lunaires. Si des humains avaient été vivants à l’époque, ils auraient peut-être même vu un éclat de ce givre près de la frontière entre le jour et la nuit à la surface de la lune.
C’est une prime potentielle pour les futurs explorateurs lunaires qui auront besoin d’eau pour boire et transformer en carburant de fusée, a déclaré le co-auteur de l’étude, Paul Hayne.
« Il est possible qu’à 5 ou 10 mètres sous la surface, vous ayez de grandes plaques de glace », a déclaré Hayne, professeur adjoint à l’APS et au LASP.
Atmosphères temporaires
La nouvelle étude s’ajoute à un nombre croissant de preuves qui suggèrent que la lune pourrait être inondée de beaucoup plus d’eau que les scientifiques ne le pensaient autrefois. Dans une étude de 2020, Hayne et ses collègues ont estimé que près de 6 000 miles carrés de la surface lunaire pourraient être capables de piéger et de s’accrocher à la glace, principalement près des pôles nord et sud de la lune. D’où vient toute cette eau en premier lieu n’est pas clair.
« Il y a beaucoup de sources potentielles en ce moment », a déclaré Hayne.
Les volcans pourraient être gros. Le scientifique planétaire a expliqué qu’il y a 2 à 4 milliards d’années, la lune était un endroit chaotique. Des dizaines de milliers de volcans ont éclaté à sa surface au cours de cette période, générant d’énormes rivières et lacs de lave, un peu comme les caractéristiques que vous pourriez voir à Hawaï aujourd’hui, mais beaucoup plus immenses.
« Ils éclipsent presque toutes les éruptions sur Terre », a déclaré Hayne.
Récent recherche des scientifiques de l’Institut lunaire et planétaire à Houston montre que ces volcans ont probablement également éjecté des nuages imposants composés principalement de monoxyde de carbone et de vapeur d’eau. Ces nuages ont ensuite tourbillonné autour de la lune, créant potentiellement des atmosphères minces et de courte durée.
Cela a amené Hayne et Wilcoski à se demander : cette même atmosphère aurait-elle pu laisser de la glace sur la surface lunaire, un peu comme du givre se formant sur le sol après une froide nuit d’automne ?
Glace éternelle
Pour le savoir, le duo aux côtés de Margaret Landis, chercheuse associée au LASP, a entrepris d’essayer de se mettre à la surface de la lune il y a des milliards d’années.
L’équipe a utilisé des estimations selon lesquelles, à son apogée, la lune a connu une éruption tous les 22 000 ans, en moyenne. Les chercheurs ont ensuite suivi comment les gaz volcaniques pouvaient avoir tourbillonné autour de la lune, s’échappant dans l’espace au fil du temps. Et, ont-ils découvert, les conditions peuvent être devenues glaciales. Selon les estimations du groupe, environ 41% de l’eau des volcans peut s’être condensée sur la lune sous forme de glace.
« Les atmosphères se sont échappées sur environ 1 000 ans, il y avait donc beaucoup de temps pour que la glace se forme », a déclaré Wilcoski.
Il y avait peut-être tellement de glace sur la lune, en fait, que vous auriez pu, en théorie, repérer l’éclat du givre et des calottes glaciaires épaisses et polaires de la Terre. Le groupe a calculé qu’environ 18 quadrillions de livres d’eau volcanique auraient pu se condenser sous forme de glace au cours de cette période. C’est plus d’eau qu’il n’y en a actuellement dans le lac Michigan. Et la recherche laisse entendre qu’une grande partie de cette eau lunaire pourrait encore être présente aujourd’hui.
Ces glaçons spatiaux, cependant, ne seront pas nécessairement faciles à trouver. La majeure partie de cette glace s’est probablement accumulée près des pôles de la lune et peut être enterrée sous plusieurs pieds de poussière lunaire, ou régolithe.
Une raison de plus, a déclaré Hayne, pour que les gens ou les robots reviennent et commencent à creuser.
« Nous devons vraiment creuser et chercher », a-t-il déclaré.
Andrew X. Wilcoski et al, Accumulation de glace polaire à partir d’atmosphères transitoires d’origine volcanique sur la Lune, Le Journal des sciences planétaires (2022). DOI : 10.3847/PSJ/ac649c