Le régolithe lunaire est une couche de grains rocheux lâches déposés sur la surface lunaire, dont les propriétés physiques et chimiques sont importantes pour déchiffrer l’histoire géologique et formuler la conception de l’engin spatial lunaire. Sonder la conductivité thermique du régolithe lunaire a attiré beaucoup d’attention depuis l’ère Apollo. Les premières mesures se sont concentrées sur les échantillons de régolithe d’Apollo, mais les données expérimentales n’étaient disponibles que sur quelques sites d’atterrissage à proximité.
Le vaisseau spatial CE-4 a atterri à 45,4446°S, 177,5991°E, sur le fond du cratère Von Kármán, le 3 janvier 2019. Après l’atterrissage, le rover Yutu-2 a été libéré via les deux rails déployés. Quatre sondes de température sous les bornes des rails ont commencé à mesurer la température du régolithe local toutes les 900 secondes. « C’était génial d’avoir pour la première fois des mesures de température de contact du régolithe de la face cachée », a déclaré le Dr Jun Huang de l’Université chinoise des géosciences à Wuhan, l’un des responsables de cette étude.
L’équipe a découvert que la taille des particules du régolithe lunaire sur le site d’atterrissage CE-4 était d’environ 15 μm en moyenne sur la profondeur, ce qui indique un régolithe immature sous la surface. De plus, la composante conductrice de la conductivité thermique est mesurée à ~1,53×10-3 W m-1 K-1 en surface et ~8,48×10-3 W m-1 K-1 à 1 m de profondeur. La densité apparente moyenne est d’environ 471 kg m-3 à la surface et d’environ 824 kg m-3 dans les 30 cm supérieurs du régolithe lunaire.
« Ces résultats fourniront une « vérité de terrain » supplémentaire importante pour l’analyse et l’interprétation futures des observations de température mondiale. Ils éclaireront également la conception des futures sondes de température et de flux de chaleur in situ », a déclaré Huang.
M. Xiao Xiao, titulaire d’un doctorat. candidat à l’Université chinoise des géosciences, et le Dr Shuoran Yu de l’Université des sciences et technologies de Macao, en collaboration avec le Dr Jun Huang, ont élaboré le plan d’analyse des mesures de température. L’étude a duré plus de 2 ans à partir de 2020, interrompue à plusieurs reprises par la pandémie de COVID. « Ce fut une période difficile pour construire le modèle thermique, mais j’ai apprécié », déclare Xiao. L’exécution du modèle thermique prend beaucoup de temps, même avec le cluster haute performance de l’Institut des sciences planétaires de l’Université des géosciences de Chine à Wuhan.
Xiao et Yu ont traité les données et réalisé la modélisation thermophysique. La recherche a été publiée dans Examen scientifique national.
Xiao Xiao et al, Propriétés thermophysiques du régolithe sur la face cachée lunaire révélées par le sondage de température in situ de la mission Chang’E-4, Examen scientifique national (2022). DOI : 10.1093/nsr/nwac175