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Images obtenues par Chandrayaan-1 indiquant la présence de roches riche en eau.
Images obtenues par Chandrayaan-1 d'un cratère récent indiquant des roches riches en eau et groupes hydroxyle (en bleu, image de droite).

De l'eau est présente sur la Lune.

L'eau liquide ne peut persister à la surface et la vapeur d'eau est décomposée par la lumière du Soleil, l'hydrogène résultant étant rapidement perdu dans l'espace. Cependant, la présence de glace d'eau est envisagée dans l'ombre permanente de cratères lunaires polaires depuis les années 1960. Des molécules d'eau ont également été détectées dans la fine atmosphère lunaire[1],[2].

L'eau (H2O), et le groupe apparenté hydroxyle (-OH), peuvent aussi exister dans les minéraux lunaires sous forme de liaisons tels des hydrates et des hydroxydes (plutôt que sous forme libre), et des indices suggèrent fortement que tel est bien le cas en faible concentration sur une grande partie de la surface lunaire[3]. En effet, l'eau adsorbée devrait exister à la surface à des concentrations allant de 10 à 1000 parties par million, voire plus localement[4].

Historique des observationsModifier

A priori, la quasi absence d’atmosphère et une température supérieure à 100 °C au soleil devrait rendre impossible la présence d’eau sur la Lune. Pourtant, les données recueillies par les sondes Clementine et Lunar Prospector à la fin des années 1990 montrent la présence de grandes zones riches en hydrogène, aux pôles sud et nord. Or l’hydrogène est un des constituants de l’eau avec l’oxygène. À la fin de sa mission, la sonde Lunar Prospector a même été précipitée dans le fond d’un cratère censé contenir de la glace d’eau. On pensait que l’écrasement dégagerait de la vapeur d'eau, détectable par les télescopes terrestres, apportant ainsi une preuve supplémentaire de la présence d’eau sur la Lune. Mais aucune molécule d’eau n’a été détectée pendant l’impact. Cependant, la probabilité d’en voir était très faible : la sonde étant petite, l’énergie dégagée lors de l’impact n’était pas forcément suffisante pour vaporiser de l’eau.

L’hypothèse actuellement la plus populaire au sujet de la provenance de cette eau propose une origine cométaire à l’eau lunaire et non une origine de l'impacteur Théia[5]. Les comètes, de grosses boules de neige sale, en percutant la Lune il y a plusieurs milliards d’années, se seraient vaporisées, créant ainsi une atmosphère provisoire. La vapeur d’eau contenue dans cette atmosphère se serait condensée puis aurait givré sur le sol. La glace située au fond des cratères du pôle sud aurait pu se conserver pendant deux milliards d’années, le fond de ces cratères n’étant jamais exposé aux rayons du Soleil en raison de l’inclinaison très légère de l’axe de la Lune par rapport à l’écliptique (5,145°). De même au pôle nord, où l’eau glacée serait protégée par une couche de régolithe de 40 cm d’épaisseur.

Les scientifiques estiment le volume d’eau présent sur la Lune à 1 km3 (un milliard de mètres cubes), une quantité suffisante pour rendre son exploitation intéressante par d’éventuels explorateurs. De l’hydrogène et de l’oxygène pourraient en être extraits par des stations alimentées par panneaux solaires ou par énergie nucléaire. Cela rendrait possible une colonisation permanente de la Lune. L'oxygène est en effet indispensable pour que de futurs explorateurs puissent respirer durant de longues périodes de présence, et l’hydrogène est un carburant pour les fusées. Or le transport régulier de l’hydrogène et de l’oxygène depuis la Terre est très coûteux.

En 2006, les relevés réalisés par le radiotélescope d’Arecibo braqués sur les cratères polaires constamment dans l’ombre montrent que la présence de glace d’eau est encore plus rare qu’escomptée.

L’équipe d’Alberto Saal de l’université Brown (États-Unis) a analysé, au spectromètre de masse, des échantillons de sphérules vitreuses de basalte lunaire ramenés par les missions Apollo 11, 15 et 17 entre 1969 et 1972. Elle y a trouvé la présence d’eau et a conclu que le magma lunaire contenait 745 ppm d’eau avant sa remontée, soit une proportion semblable à celle de la Terre il y a 4,5 milliards d’années[6].

En 2008, la sonde Chandrayaan-1 envoyée par l'Organisation indienne pour la recherche spatiale découvre de la glace d'eau solide dans des cratères situés aux pôles[7]. Cette présence est confirmée 10 ans plus tard, le 20 août 2018, par la NASA[7].

Le 17 juin 2009, la NASA a lancé deux sondes spatiales[8] dont l'une des missions principales est de confirmer la présence d'eau dans les régions proches des pôles de la Lune, au fond des cratères plongés en permanence dans l'obscurité. Si cette présence était confirmée, l’eau pourrait être exploitée par les missions habitées.

  • La sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) effectue encore ses observations depuis une orbite basse durant plusieurs mois en scrutant avec ses instruments la surface de notre satellite. Elle est munie, entre autres, d'un spectromètre ultraviolet chargé plus particulièrement de détecter la présence d'eau.
  • La sonde Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) a analysé les matériaux soulevés par la collision du dernier étage de sa fusée porteuse (environ 2 tonnes) avec le sol lunaire. La fusée a été volontairement dirigée vers un des cratères susceptibles d'abriter de la glace d'eau. La sonde, qui a suivi la même trajectoire que sa fusée, s'est écrasée 4 minutes plus tard après avoir traversé le nuage de débris. Les matériaux éjectés ont aussi été analysés par d'autres sondes lunaires et des télescopes situés au sol ou en orbite autour de la Terre.

La mission LCROSS a pour objectif de confirmer ou infirmer les informations faisant état de présence d’hydrogène et de glace dans ces lieux difficiles à explorer et encore largement méconnus. Jusqu'à présent, aucune trace d'eau n’a été trouvée dans les régions équatoriales explorées par les sondes automatiques ou les équipages des six missions Apollo.

Le 24 septembre 2009, la NASA a annoncé la présence d'eau proche de la surface de la Lune. Cette présence a été mise en évidence grâce aux données recueillies par la sonde spatiale Deep Impact (dont la mission étendue a été rebaptisée EPOXI), passée en juin 2009 à 6 millions de kilomètres de la Lune[9]. Cette présence d'eau, et son cycle journalier (évaporation le jour, puis adsorption la nuit, l'eau évaporée étant repoussée vers la surface par le vent solaire résiduel), ont été corroborées par les données de l'instrument M3 de la sonde spatiale indienne Chandrayaan-1 et l'instrument VIMS de la sonde Cassini-Huygens. Les quantités d'eau ainsi mises en évidence sont très faibles : un demi-litre d'eau par élément de surface de la taille d'un terrain de football, selon les termes d'un des scientifiques auteurs de la découverte.

Le 13 novembre 2009, la NASA annonce qu'elle a découvert « des quantités significatives » d'eau à la surface de la Lune, à la suite de l'analyse des projections provenant de l'impact volontaire de la sonde LCROSS avec la Lune[10].

Une quantité équivalente à 75 litres d'eau à l'état liquide a été trouvée dans le cratère[11]. Toutefois, cette quantité rapportée à la masse de matière éjectée pourrait correspondre à une proportion d'eau très faible (peut-être 1 000 fois plus faible que dans une roche terrestre).

Une nouvelle analyse du panache de poussières (provoqué par l'impact de la sonde LCROSS) tendait à démontrer, en juin 2010, la présence de molécules d'eau qui n'avaient pas été exposées à la lumière du soleil depuis des milliards d'années, ce qui suggérait alors l'existence d'une quantité d'eau bien plus importante que ne le laissaient présager toutes les précédentes estimations[12].

Toutefois, dès août 2010, une autre étude portant sur la contenance en chlore d'échantillons de sol lunaire (ramenés par la mission Apollo) relance l'hypothèse émise 40 ans plus tôt selon laquelle la Lune serait très sèche.

Et ce malgré les informations issues de l'impact de la sonde LCROSS[13].

Le 20 juillet 2018, la NASA confirme de manière irréfutable la présence de glace d'eau à la surface des pôles de la Lune, au fond de cratères non exposés à la lumière solaire, à des températures moyennes de −150 °C[14],[15],[16].

Une étude publiée en août 2018, mais controversée[17], suggère que la Lune a pu abriter de l’eau liquide en surface et peut-être une forme de vie à deux époques marquées par une importante activité volcanique : peu après sa formation il y a 4,4 milliards d’années, puis il y a 3,5 milliards, le dégazage de grandes quantités de composés volatils surchauffés, notamment de l’eau, ayant pu former par condensation des flaques d’eau liquide sur la surface lunaire[18].

Notes et référencesModifier

Cet article est partiellement ou en totalité issu de l'article intitulé « Lune » (voir la liste des auteurs).
  1. (en) « Atmosphere of the Moon », space.com (consulté le 25 mai 2015).
  2. (en) « Is There an Atmosphere on the Moon? | NASA », nasa.gov (consulté le 25 mai 2015).
  3. (en) Paul G. Lucey, « A Lunar Waterworld », Science, vol. 326, no 5952,‎ , p. 531–532 (PMID 19779147, DOI 10.1126/science.1181471, Bibcode 2009Sci...326..531L, lire en ligne).
  4. (en) Roger N. Clark, « Detection of Adsorbed Water and Hydroxyl on the Moon », Science, vol. 326, no 5952,‎ , p. 562–564 (PMID 19779152, DOI 10.1126/science.1178105, Bibcode 2009Sci...326..562C, lire en ligne).
  5. (en) James P. Greenwood et al., « Hydrogen isotope ratios in lunar rocks indicate delivery of cometary water to the Moon », Nature Geoscience,‎ , p. 79-82 (DOI 10.1038/ngeo1050)
  6. Science et Vie - Septembre 2008, page 20
  7. a et b (en) « Ice confirmed at the moon's poles », sur sciencedaily.com, (consulté le 22 août 2018)
  8. (en) NASA Details Plans for Lunar Exploration Robotic Missions - Site de la NASA, 21 mai 2009
  9. De l'eau à la surface de la Lune ! Communiqué de presse du Centre national de la recherche scientifique français, basé sur un article à paraître le 25 septembre dans la revue Science.
  10. (en) Jonathan Amos, « 'Significant' water found on Moon (en anglais) », BBC News — Science & environment, (consulté le 15 novembre 2009).
  11. avec AFP, « D'« importantes » quantités d'eau découvertes sur la Lune », Le Monde,‎ (lire en ligne).
  12. Marc Mennessier, « La Lune recèle d'énormes quantités d'eau », Le Figaro.fr,‎ (lire en ligne)
  13. Katia Moskvitch, « Moon 'too dry to have life', say scientists », BBC News,‎ (lire en ligne)
  14. Lune: La Nasa confirme la présence d'eau glacée à la surface de notre satellite naturel 20 minutes, 22 août 2018
  15. Ice Confirmed at the Moon’s Poles, NASA, 20 août 2018
  16. Direct evidence of surface exposed water ice in the lunar polar regions, PNAS, 20 aoùut 2018
  17. Brice Louvet, « La Lune a-t-elle déjà supporté la vie ? Des chercheurs le suggèrent », sur sciencepost.fr, .
  18. (en) Dirk Schulze-Makuch & Ian A. Crawford, « Was There an Early Habitability Window for Earth's Moon? », Astrobiology, vol. 18, no 8,‎ (DOI 10.1089/ast.2018.1844).

Voir aussiModifier