Crédit d'image: Cornell University
Au pôle Sud de la Lune, il y a une région qui est toujours à l'ombre de cratères dont les scientifiques pensent depuis longtemps qu'ils pourraient avoir des dépôts de glace d'eau. Malgré le fait que la glace a été détectée par deux vaisseaux spatiaux qui ont orbité autour de la lune, un nouveau levé de la zone par le géant observatoire radio Arecibo n'a trouvé aucun dépôt de glace en surface. Cela ne signifie pas que la glace n’est pas là, mais elle pourrait être piégée dans une grande zone sous la surface, comme le pergélisol lunaire. Arecibo est un bon instrument pour détecter la glace car il donne une signature d'écho très spécifique dans le spectre radio.
Malgré les preuves de deux sondes spatiales dans les années 1990, les astronomes radar disent qu’ils ne trouvent aucun signe de glace épaisse aux pôles de la lune. S'il y a de l'eau aux pôles lunaires, disent les chercheurs, elle est largement dispersée et gelée en permanence à l'intérieur des couches de poussière, quelque chose qui ressemble au pergélisol terrestre.
À l'aide du système radar de longueur d'onde de 70 centimètres (cm) de l'Observatoire Arecibo de la National Science Foundation (NSF), à Porto Rico, le groupe de recherche a envoyé des signaux plus profondément dans la surface polaire lunaire - plus de cinq mètres (environ 5,5 mètres) - que jamais avant à cette résolution spatiale. «S'il y a de la glace aux pôles, la seule façon de le tester est d'y aller directement et de faire fondre un petit volume autour de la poussière et de chercher de l'eau avec un spectromètre de masse», explique Bruce Campbell du Center for Earth and Planetary Studies à la Smithsonian Institution.
Campbell est l'auteur principal d'un article, «Long-Wavelength Radar Probing of the Lunar Poles», dans le numéro du 13 novembre 2003 de la revue Nature. Ses collaborateurs sur la dernière sonde radar de la lune étaient Donald Campbell, professeur d'astronomie à l'Université Cornell; J.F. Chandler du Smithsonian Astrophysical Observatory; et Alice Hine, Mike Nolan et Phil Perillat de l'Observatoire Arecibo, qui est géré par le National Astronomy and Ionosphere Center à Cornell pour la NSF.
Des suggestions de glace lunaire sont apparues pour la première fois en 1996 lorsque les données radio du vaisseau spatial Clementine ont donné des indications de la présence de glace sur la paroi d'un cratère au pôle sud de la lune. Ensuite, les données du spectromètre à neutrons du vaisseau spatial Lunar Prospector, lancé en 1998, ont indiqué la présence d'hydrogène et, par déduction, d'eau, à une profondeur d'environ un mètre aux pôles lunaires. Mais les sondes radar du radar de 12 cm de longueur d'onde à Arecibo n'ont montré aucune trace de glace épaisse à des profondeurs allant jusqu'à un mètre. «Lunar Prospector avait trouvé des concentrations importantes d'hydrogène aux pôles lunaires équivalentes à de la glace d'eau à des concentrations de quelques pour cent du sol lunaire», explique Donald Campbell. "Il a été suggéré qu'il pourrait se présenter sous la forme de dépôts épais de glace à une certaine profondeur, mais ces nouvelles données d'Arecibo rendent cela peu probable."
Dit Bruce Campbell, "Il n'y a aucun endroit que nous avons examiné avec aucune de ces longueurs d'onde où vous voyez ce genre de signature."
Le journal Nature note que si la glace existe aux pôles lunaires, elle serait considérablement différente des «couches de glace épaisses et cohérentes observées dans les cratères ombragés sur Mercure», trouvées dans l'imagerie radar Arecibo. «Sur Mercure, vous voyez des dépôts assez épais de l'ordre d'un mètre ou plus enfouis par, au plus, une couche de poussière peu profonde. C’est le scénario que nous essayions de fixer pour la lune », explique Bruce Campbell. La différence entre Mercure et la lune, selon les chercheurs, pourrait être due au taux moyen plus faible de comètes frappant la surface lunaire, aux récents impacts de comètes sur Mercure ou à une perte plus rapide de glace sur la lune.
Ce qui fait des pôles lunaires de bons pièges à froid pour l'eau est une température de moins 173 degrés Celsius (moins 280 degrés Fahrenheit). Le membre du soleil ne s'élève qu'à environ deux degrés au-dessus de l'horizon au niveau des pôles lunaires, de sorte que la lumière du soleil ne pénètre jamais dans les cratères profonds et qu'une personne debout sur le sol du cratère ne verrait jamais le soleil. Le radar Arecibo a sondé les sols de deux cratères dans l'ombre permanente au pôle sud lunaire, Shoemaker et Faustini, et, au pôle nord, les sols d'Hermite et de plusieurs petits cratères à l'intérieur du grand cratère Peary. En revanche, Clémentine s'est concentrée sur les murs en pente du cratère Shackleton, dont le sol ne peut pas être «vu» depuis la Terre. «Il y a un débat sur la façon d'interpréter les données à partir d'une surface rugueuse et inclinée», explique Bruce Campbell.
La sonde radar Arecibo est un détecteur particulièrement bon de glace épaisse car elle profite d'un phénomène appelé «rétrodiffusion cohérente». Les ondes radar peuvent parcourir de longues distances sans être absorbées par la glace à des températures bien inférieures au point de congélation. Les réflexions des irrégularités à l'intérieur de la glace produisent un très fort écho radar. En revanche, le sol lunaire est beaucoup plus absorbant et ne donne pas un écho radar aussi fort.
Source d'origine: communiqué de presse de Cornell
