«Le cycle de l'eau sur la Lune» est une phrase que beaucoup de gens - y compris les scientifiques lunaires - ne s'attendaient jamais à entendre. Cette nouvelle découverte surprenante d'eau omniprésente à la surface de la Lune, révélée et confirmée par trois engins spatiaux différents l'année dernière, a été l'un des principaux sujets de discussion et d'étude récentes des chercheurs lunaires. Mais déterminer le cycle de l'apparition et de la disparition de l'eau au cours de la journée lunaire reste difficile à cerner. À l'heure actuelle, les scientifiques soupçonnent quelques processus différents qui pourraient fournir de l'eau et de l'hydroxyle (OH) à la surface lunaire: des météorites ou des comètes frappant la Lune, dégazant de l'intérieur de la Lune ou le vent solaire interagissant avec le régolithe lunaire. Mais jusqu'à présent, aucun des détails de ces processus ne s'additionne.
Dana Hurley du Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory fait partie d'une équipe de scientifiques tentant de modéliser le cycle de l'eau lunaire, et elle a discuté des travaux lors du troisième forum lunaire annuel du NASA Lunar Science Institute au Ames Research Center, du 20 au 22 juillet 2010. .
«Lorsque nous réalisons le modèle, nous supposons que la façon dont l'eau est perdue se fait par photodissociation, et que cela fixe le calendrier», a déclaré Hurley à Space Magazine. "Et en utilisant cette échelle de temps, la quantité qui entre par le vent solaire ou les micrométéorites ne peut pas correspondre à la quantité observée si elle est en régime permanent, donc quelque chose ne saute pas."
La photodissociation implique la décomposition d'une substance en composants plus simples par l'énergie rayonnante du soleil.
Il semble que la quantité d'eau varie au cours de la journée lunaire. Deux observations à une semaine d'intervalle par un spectromètre sur le vaisseau spatial Deep Impact réaffecté (maintenant appelé EPOXI) ont montré que la région qui était près du terminateur de la Lune à l'aube avait une quantité détectable d'eau et d'hydroxyle, et une semaine plus tard, vers midi, ces les substances avaient disparu. Mais la nouvelle région à l'aube avait alors H2O et OH.
Une théorie soutient que l'eau et l'hydroxyle sont, en partie, formés à partir d'ions hydrogène dans le vent solaire. Vers midi, lorsque la lune est la plus chaude, de l'eau et de l'hydroxyle sont perdus. Le soir, la surface se refroidit à nouveau et l'eau et l'hydroxyle reviennent.
Mais, a déclaré Hurley, le vent solaire à l'état stationnaire ne reproduit pas la densité de surface observée de l'eau et de l'hydroxyle.
De plus, regarder les autres sources possibles - le taux de source connu de micrométéorides et de comètes - ne fournit pas non plus la quantité de H20 et OH observée.
"Nous aimerions vraiment avoir beaucoup plus d'observations pour comprendre comment il évolue au cours de la journée", a déclaré Hurley.
Dans son discours, Hurley a déclaré que son équipe avait essayé d'étudier tous les angles et idées possibles, y compris les récents grands coups de comète sur la Lune, ou potentiellement un événement saisonnier où l'eau déposée aux pôles d'hiver pourrait être libérée lorsqu'elle se réchauffe en été. Mais jusqu'à présent, aucune de ces idées n'a été testée ou modélisée et, pour l'instant, ne fournit pas de solution au cycle quotidien de l'eau observé.
Elle a également noté qu'étant donné qu'il existe manifestement des processus uniques, l'interaction entre la surface et l'atmosphère doit être étudiée plus en détail.
"La surface et l'atmosphère sont couplées", a déclaré Hurley dans une interview accordée à Space Magazine. «L'atmosphère est produite à partir de la surface; il n'y a pas d'atmosphère qui dure longtemps sur la Lune et elle est constamment produite et perdue. Et donc cela vient de la surface, soit de quelque chose qui vient des grains du régolithe lunaire ou de quelque chose qui interagit avec ces grains, que ce soit le vent solaire ou quelque chose qui a un impact. Ainsi, la surface est la source de l'atmosphère et cette atmosphère revient et interagit à nouveau avec la surface. Et vous devez vraiment comprendre tout ce système. »
Alors, quelle est sa meilleure estimation de la source de l'eau?
Hurley a déclaré qu'il doit y avoir une sorte de recyclage en cours dans le régolithe, et peut-être une chimie de surface complexe qui permet au H20 et OH d'exister pendant de plus longues périodes, ce qui expliquerait mieux la densité de surface.
«Ce que j'ai regardé, c'est ce qui pourrait se produire dans l'atmosphère et comment les choses sautent de la surface vers le haut puis redescendent vers la surface», a-t-elle déclaré. «Le régolithe lunaire est plutôt lâche, et ces petites particules et gaz peuvent descendre à l'intérieur du régolithe et se trouver dans les premiers centimètres et progresser vers le bas et vers l'arrière. Il y a donc un échange en cours dans cette couche supérieure qui agit en quelque sorte comme un réservoir. C'est ma meilleure estimation de ce qui se passe. »
