Des cratères sombres situés près des pôles de la Lune pourraient cacher des réserves inestimables de glace – une ressource incroyablement précieuse dans l’espace – à la portée des explorateurs robotiques et humains.
C’est l’une des principales conclusions d’une nouvelle étude publiée lundi dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
Les chercheurs ont pris des données provenant de vaisseaux spatiaux lunaires américains et indiens, puis les ont comparées à des simulations informatiques de l’aspect que pourrait avoir la glace de surface pour ces robots.
Leur modèle a détecté des centaines d’endroits sur la Lune où la glace pourrait se trouver très près ou directement à la surface de la Lune.
Leslie Gertsch, ingénieur géologue et minier à l’Université des sciences et technologies du Missouri, a qualifié ces nouvelles données de sophistiquées et spécifiques – mais pas de surprise.
Si elles s’avèrent exactes, ces endroits pourraient être des lieux incontournables pour l’exploitation des gisements de glace de la Lune.
“C’est un pas de plus vers la prospection de la Lune et la démonstration de l’accessibilité de sa glace”
Trouver des dépôts de glace lunaire faciles à extraire ferait plus que donner aux astronautes quelque chose à boire. L’eau peut être divisée en ses atomes – hydrogène et oxygène – ce qui pourrait faire un carburant pour les moteurs de fusée qui pourraient alimenter une nouvelle ère d’exploration spatiale.
“Extraire la glace de la Lune serait une première étape dans la construction d’une économie spatiale”, a déclaré Abbud-Madrid.
Avec une quantité suffisante de carburant dérivé de l’eau de la Lune, le fondateur d’Amazon.com, Jeff Bezos, pourrait peut-être réaliser son projet de délocaliser toute l’industrie hors de la Terre, et Elon Musk le sien de coloniser Mars avec une colonie humaine permanente.
Mais Abbud-Madrid et Gertsch, dont aucun n’a participé à l’étude, affirment que nous ne sommes pas encore prêts à commencer à exploiter la Lune, et encore moins à dominer le système solaire.
Cartographier les pièges froids de la Lune
(PNAS)
Une carte des “pièges à froid” à l’intérieur des cratères lunaires au pôle nord (à gauche) et au pôle sud (à droite) de la Lune. Les points verts et sarcelles indiquent les endroits où de la glace d’eau peut être présente à la surface ou à proximité.
La Lune – un rocher sans air vieux de 4,5 milliards d’années – est un endroit terrible si vous êtes de l’eau de surface et que vous voulez rester dans les parages pendant un certain temps.
Les températures lunaires diurnes peuvent dépasser le point d’ébullition de l’eau, et la glace exposée au vide se sublimera (ou se transformera directement en gaz) à la moindre bousculade ou chaleur.
Le processus est similaire à la façon dont la glace sèche, ou dioxyde de carbone congelé, disparaît lentement lorsqu’elle est exposée sur Terre. Un “vent” de particules provenant du soleil souffle également dans l’espace les gaz libres présents sur la surface lunaire.
Cependant, les chercheurs ont spéculé pendant des décennies sur l’existence de “pièges froids” dans les cratères ombragés en permanence sur la Lune. De telles régions sont si froides qu’elles gardent l’eau gelée et pourraient même geler la vapeur d’eau qui passe à proximité – de la même manière qu’un sac de congélation attire une couche de givre par une journée humide.
L’idée de ces pièges à froid a pris de l’ampleur au cours des dernières décennies, grâce aux engins spatiaux en orbite autour de la Lune, comme le Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA et le Chandrayaan-1 de l’Inde.
Une sonde appelée Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) s’est même écrasée dans l’un de ces cratères et a soulevé la terre pour voir ce qu’elle contenait.
“Ils ont trouvé de l’eau, du mercure – toutes sortes de choses sympas, et plus que d’habitude”, a déclaré Gertsch.
Bien que cette sonde n’ait pas pu déterminer à quel point l’eau pouvait être proche de la surface, la nouvelle étude laisse entendre qu’environ 3,5 % des pièges froids lunaires pourraient contenir de la glace exposée à la surface, peut-être sous forme de givre. Mais il n’y a toujours pas d’estimation de la profondeur des dépôts de glace potentiels.
“Quand les gens pensent à la pointe d’un iceberg, ils pensent qu’il est beaucoup plus gros en dessous. Ce n’est peut-être pas le cas ici”, a déclaré Gertsch. “Il pourrait s’agir de la pointe d’un iceberg. Mais si nous parlons de gel, il pourrait s’agir d’un très, très petit iceberg.”
Pour déterminer ce qui est là – et ce qui ne l’est pas – Abbud-Madrid et Gertsch disent tous deux que nous avons besoin de la “vérité du terrain”
“Nous devons envoyer un petit rover, ou mieux encore plusieurs, et pénétrer dans certaines de ces régions partiellement ou définitivement ombragées”, a déclaré Gertsch. “Nous devons vraiment y aller et forer pour voir à quelle profondeur et quelle largeur vont les dépôts.”
Un rover pourrait également évaluer la qualité de la glace. Si elle est pure, elle pourrait être relativement facile à extraire. Mais si elle est mélangée au sol lunaire, appelé régolithe, l’extraction pourrait s’avérer plus difficile.
Comment exploiter la Lune
En supposant qu’il y ait suffisamment de glace de surface lunaire à exploiter, sa récolte ne sera pas simple. Il suffit de tomber sur de la glace lunaire et de l’exposer au vide spatial pour qu’elle se volatilise sous forme de gaz.
“Creuser et transporter la glace jusqu’à un processeur n’est peut-être pas la meilleure solution. Vous en perdriez une grande partie”, a déclaré Gertsch. “Personne ne pense vraiment à cela, et ils devraient le faire”
Lors d’une réunion en juin à la Colorado School of Mines, plusieurs chercheurs se sont rencontrés pour réfléchir à des méthodes d’exploitation minière de la Lune.
Abbud-Madrid a évoqué l’utilisation de trois réflecteurs solaires (en gros des miroirs géants) pour extraire la glace de la surface lunaire en ne creusant pratiquement pas.
“Vous redirigez cette énergie vers la surface, à l’intérieur des tentes”, a-t-il expliqué. “Elle va frapper la glace et la sublimer à l’intérieur de la tente”
À partir de là, la surface des tentes agirait comme des pièges à froid, collecterait la vapeur d’eau, puis l’acheminerait vers une usine de traitement. L’usine de traitement utiliserait l’électricité pour diviser l’eau en hydrogène et en oxygène, séparer les gaz et les stocker sous forme liquide.
“En procédant ainsi, l’hydrogène et l’oxygène seront prêts pour une fusée qui pourra atterrir sur place”, a déclaré M. Abbud-Madrid.
Mais il a ajouté que le carburant supplémentaire pourrait même être stocké dans des réservoirs et transporté en orbite autour de la Lune.
“Vous commencez à faire des stations-service dans l’espace. Cela commence vraiment à réduire votre dépendance à l’égard du transport de tout ce carburant depuis la Terre”, a-t-il déclaré. “C’est vraiment ce qui nous empêche d’explorer l’espace lointain”
Mais aucun gisement minéral n’est garanti à 100 %. Même sur Terre, le bilan de l’humanité en matière de lancement d’une opération minière productive et durable est médiocre ; pour chaque prospect réussi, Gertsch affirme qu’il y a entre 500 et 10 000 échecs.
“Nous disposons aujourd’hui de techniques différentes et pouvons utiliser de meilleures informations”, dit-elle, ajoutant que l’électronique de pointe actuelle est meilleure que la prospection à cheval avec une pioche. “Mais ce n’est toujours pas facile”
La distance de 239 000 miles jusqu’à la Lune, le vide de l’espace et les niveaux élevés de radiation ne font qu’augmenter les enjeux.
De nombreux chercheurs considèrent les astéroïdes ou les comètes comme une autre option pour l’exploitation minière, mais ils sont beaucoup plus éloignés et se déplacent. C’est pourquoi Abbud-Madrid a déclaré que l’exploitation minière de la Lune est beaucoup plus logique – si elle possède des gisements d’eau accessibles.
“La Lune est proche. Elle est juste là”, a-t-il déclaré. “On pourrait même l’exploiter par télécommande”