La récente identification d’hydrogène dans des roches lunaires des missions Apollo apporte une dimension nouvelle au potentiel d’exploitation des ressources spatiales. Effectuée par des chercheurs de la NRL, cette découverte suggère la possibilité d’extraire de l’eau sur la Lune pour la transformer en carburant (hydrogène) et à d’autres fins, facilitant ainsi les missions spatiales prolongées et la mise en place des bases lunaires autonomes.
Dans la perspective de l’établissement de la présence durable de l’Homme sur la Lune, des chercheurs de l’U.S. Naval Research Laboratory (NRL) ont effectué une nouvelle analyse des roches lunaires rapportées lors des missions Apollo. Ils ont identifié une forme d’hydrogène qu’ils nomment « hydrogène éolien solaire ». Cette appellation fait référence à l’hydrogène incorporé dans le régolithe lunaire par le vent solaire, un flux de particules chargées émanant du Soleil.
La publication de ces résultats dans la revue Communications Earth & Environment souligne l’importance de cette découverte. L’hydrogène, étant un élément fondamental pour la formation de l’eau, sa présence en quantités appréciables sur la Lune pourrait redéfinir les futures missions. Cela signifie que l’eau, essentielle à la vie et aux activités spatiales, pourrait potentiellement être produite directement sur la Lune, réduisant la dépendance aux approvisionnements en eau depuis la Terre et facilitant la durabilité des opérations lunaires.
Innovations dans l’analyse des échantillons lunaires
Pour détecter l’hydrogène dans les échantillons lunaires, les chercheurs ont utilisé diverses techniques. D’une part, la microscopie électronique à transmission (MET) a permis d’observer les détails microscopiques des roches lunaires. Cette technique implique le bombardement d’un échantillon avec un faisceau d’électrons pour obtenir des images à haute résolution de sa structure interne. Par le biais de la MET, les scientifiques ont donc pu distinguer les vésicules, de petites cavités formées dans les minéraux. Ces observations ont été cruciales pour localiser précisément où l’hydrogène était présent dans les échantillons.
D’autre part, en complément, la spectroscopie de perte d’énergie par électrons (EELS) a été utilisée pour analyser la composition chimique des échantillons. Cette technique mesure l’énergie perdue par les électrons après leur interaction avec l’échantillon, permettant ainsi de déterminer la présence de différents éléments, y compris l’hydrogène. En combinant les résultats de la MET et de l’EELS, les chercheurs ont pu confirmer la présence d’hydrogène dans les vésicules des échantillons lunaires.
Parallèlement, les chercheurs se sont concentrés sur l’étude de l’altération spatiale, un processus par lequel les surfaces lunaires et astéroïdales interagissent avec l’environnement spatial. Cette altération est causée par des facteurs tels que les impacts de micrométéorites, l’exposition au vent solaire et les variations de température extrêmes.
Il faut savoir que l’apatite est le minéral hydraté le plus courant sur la Lune et une phase accessoire commune sur d’autres corps planétaires tels que Mercure et plusieurs types d’astéroïdes/météorites. L’analyse de sa réaction aux intempéries spatiales aidera à comprendre comment les sources d’eau indigènes interagissent avec le vent solaire. En comprenant comment ces interactions affectent la surface lunaire, les scientifiques pourront mieux évaluer les ressources lunaires et planifier leur utilisation durable, notamment pour la production d’eau et de carburant pour les missions spatiales futures.
Vers un avenir d’exploration durable
La confirmation de la présence d’hydrogène sur la Lune représente un jalon crucial pour l’établissement de bases lunaires durables. L’hydrogène, un élément clé pour la production d’eau et de carburant, pourrait permettre la mise en place de systèmes de soutien à la vie autonomes sur la Lune. Cela signifie que les futures bases lunaires pourraient générer leur propre eau en extrayant l’hydrogène et en le combinant avec de l’oxygène, soit par des procédés chimiques, soit par électrolyse. Cette capacité à produire de l’eau sur place réduirait considérablement la dépendance aux approvisionnements en eau transportés depuis la Terre, un facteur limitant majeur dans les projets de missions spatiales actuelles.
Katherine D. Burgess, géologue à la Division de la science et de la technologie des matériaux du LNR, déclare dans un communiqué : « L’hydrogène a le potentiel d’être une ressource qui peut être utilisée directement sur la surface lunaire lorsqu’il y a des installations plus régulières ou permanentes. Localiser les ressources et comprendre comment les collecter avant d’arriver sur la Lune sera extrêmement précieux pour l’exploration spatiale ».
En 2020, les observations réalisées par SOFIA, un télescope infrarouge aéroporté désormais hors service, ont révélé que l’eau sur la Lune pourrait être plus répandue qu’on ne le pensait, existant sous forme de glace à la surface, et pas seulement dans des zones constamment ombragées près des pôles lunaires.
Il est à noter que les échantillons de roches lunaires recueillis par les missions Apollo provenaient de régions proches de l’équateur lunaire, et non du pôle Sud, où de nombreux projets d’exploration à long terme sont envisagés. Ces récentes découvertes soulèvent donc des questions cruciales sur la stabilité et la durée de vie de l’hydrogène moléculaire dans les zones lunaires éloignées des pôles, comme le soulignent les chercheurs dans leur étude récente.
D’autre part, cette découverte a le potentiel de transformer radicalement la planification et l’exécution des missions spatiales. Avec la possibilité d’exploiter les ressources lunaires, notamment l’hydrogène pour l’eau et le carburant, les agences spatiales pourraient envisager des missions plus ambitieuses et durables, avec des coûts moindres. Cela pourrait inclure des séjours prolongés sur la Lune, des voyages habités vers Mars, et même l’établissement de colonies humaines dans l’espace. En outre, cette disponibilité in situ des ressources pourrait également stimuler la recherche et le développement de nouvelles technologies pour l’exploration spatiale.
L’électron est une particule élémentaire qui, avec les protons et
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