Dans le cadre d’une étape passionnante pour les scientifiques lunaires du monde entier, L’atterrisseur indien Chandrayaan-3 atterri 375 milles (600 km) du pôle sud de la lune le 23 août 2023.
En un peu moins de 14 jours terrestres, Chandrayaan-3 a fourni aux scientifiques de nouvelles données précieuses et d’autres inspiration pour explorer la lune. Et le Organisation indienne de recherche spatiale a partagé ces premiers résultats avec le monde.
Alors que les données de Le rover de Chandrayaan-3nommé Pragyan, ou « sagesse » en sanskrit, montra le sol lunaire contient des éléments attendus tels que le fer, le titane, l’aluminium et le calcium, il a également montré une surprise inattendue : le soufre.
Les planétologues comme moi j’ai su que le soufre existe dans les roches et les sols lunaires, mais seulement à une très faible concentration. Ces nouvelles mesures impliquent qu’il pourrait y avoir une concentration de soufre plus élevée que prévu.
Pragyan dispose de deux instruments qui analysent la composition élémentaire du sol : un spectromètre à rayons X à particules alpha et un spectromètre de claquage induit par laserou LIBS pour faire court. Ces deux instruments ont mesuré le soufre dans le sol à proximité du site d’atterrissage.
Le soufre présent dans les sols proches des pôles de la Lune pourrait un jour aider les astronautes à vivre de la terre ferme, faisant de ces mesures un exemple de science permettant l’exploration.
Le rover lunaire indien Pragyan sort de l’atterrisseur et remonte à la surface.
Géologie de la lune
Il y a deux principaux types de roches sur la surface de la lune– la roche volcanique sombre et la roche des hautes terres plus brillante. Le différence de luminosité entre ces deux matériaux forme le familier « l’homme sur la Lune » visage ou image de » lapin cueillant du riz » à l’œil nu.
Les scientifiques mesurant la composition des roches et des sols lunaires dans des laboratoires sur Terre ont découvert que les matériaux provenant des plaines volcaniques sombres ont tendance à avoir plus de soufre que le matériau plus brillant des hautes terres.
Le soufre provient principalement activité volcanique. Les roches situées au plus profond de la Lune contiennent du soufre, et lorsque ces roches fondent, le soufre fait partie du magma. Lorsque la roche fondue approche de la surface, la majeure partie du soufre contenu dans le magma se transforme en gaz qui est libéré avec de la vapeur d’eau et du dioxyde de carbone.
Une partie du soufre reste dans le magma et est retenue dans la roche après son refroidissement. Ce processus explique pourquoi le soufre est principalement associé aux roches volcaniques sombres de la Lune.
Les mesures de soufre dans les sols réalisées par Chandrayaan-3 sont les premières à avoir lieu sur la Lune. La quantité exacte de soufre ne peut être déterminée qu’une fois l’étalonnage des données terminé.
Le données non calibrées collectées par l’instrument LIBS sur Pragyan suggèrent que les sols des hautes terres de la Lune près des pôles pourraient avoir une concentration de soufre plus élevée que les sols des hautes terres de l’équateur et peut-être même plus élevée que les sols volcaniques sombres.
Ces premiers résultats donnent les planétologues comme moi qui étudient la Lune, de nouvelles informations sur son fonctionnement en tant que système géologique. Mais il faudra encore attendre et voir si les données entièrement calibrées de l’équipe Chandrayaan-3 confirment une concentration élevée de soufre.
Formation de soufre atmosphérique
La mesure du soufre intéresse les scientifiques pour au moins deux raisons. Premièrement, ces résultats indiquent que les sols des hautes terres des pôles lunaires pourraient avoir des compositions fondamentalement différentes par rapport aux sols des hautes terres des régions équatoriales lunaires. Cette différence de composition vient probablement des différentes conditions environnementales entre les deux régions : les pôles reçoivent moins de lumière directe du soleil.
Deuxièmement, ces résultats suggèrent qu’il y a plus de soufre dans les régions polaires. Du soufre concentré ici aurait pu former de l’atmosphère lunaire extrêmement mince.
Les régions polaires de la Lune reçoivent moins de lumière directe du soleil et, par conséquent, connaissent températures extrêmement basses par rapport au reste de la lune. Si la température de surface descend en dessous de -73 degrés C (-99 degrés F), alors le soufre de l’atmosphère lunaire pourrait s’accumuler à la surface sous forme solide, comme du givre sur une fenêtre.
Le soufre aux pôles pourrait également provenir de anciennes éruptions volcaniques se produisant sur la surface lunaire, ou à partir de météorites contenant du soufre qui ont heurté la surface et se sont vaporisées lors de l’impact.
Le soufre lunaire comme ressource
Pour les missions spatiales de longue durée, de nombreuses agences ont pensé à construire une sorte de de base sur la lune. Les astronautes et les robots pourraient voyager depuis la base du pôle Sud pour collecter, traiter, stocker et utiliser des matériaux naturels comme le soufre sur la Lune – un concept appelé utilisation des ressources sur place.
L’utilisation des ressources in situ signifie moins de voyages vers la Terre pour s’approvisionner et plus de temps et d’énergie consacrés à l’exploration. En utilisant le soufre comme ressource, les astronautes pourraient construire des cellules et des batteries solaires utilisant du soufre, mélanger des engrais à base de soufre et fabriquer béton à base de soufre pour la construction.
Béton à base de soufre présente en effet plusieurs avantages par rapport au béton normalement utilisé dans projets de construction sur Terre.
D’une part, le béton à base de soufre durcit et devient solide en quelques heures plutôt qu’en quelques semaines, et c’est plus résistant à l’usure. Il ne nécessite pas non plus d’eau dans le mélange, de sorte que les astronautes pourraient conserver leur précieuse eau pour la boire, fabriquer de l’oxygène respirable et fabriquer du carburant pour fusée.
Alors que sept missions opèrent actuellement sur ou autour de la Lune, les région du pôle sud lunaire n’a jamais été étudié depuis la surface auparavant, les nouvelles mesures de Pragyan aideront donc les planétologues à comprendre l’histoire géologique de la Lune. Cela permettra également aux scientifiques lunaires comme moi de poser de nouvelles questions sur la formation et l’évolution de la Lune.
Pour l’instant, les scientifiques de l’Organisation indienne de recherche spatiale sont occupés à traiter et à calibrer les données. Sur la surface lunaire, Chandrayaan-3 hiberne pendant la nuit lunaire de deux semaines, où les températures chuteront à -184 degrés F (-120 degrés C). La nuit durera jusqu’au 22 septembre.
Rien ne garantit que le composant de l’atterrisseur de Chandrayaan-3, appelé Vikram, ou Pragyan, survivra aux températures extrêmement basses, mais si Pragyan se réveille, les scientifiques peuvent s’attendre à des mesures plus précieuses.
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