L’examen de vieilles roches avec une nouvelle technologie révèle la source de l’atmosphère de la lune : les météorites bombardant la surface lunaire depuis des milliards d’années ont soulevé de la poussière qui forme l’atmosphère ténue du satellite, selon une étude rapport dans Progrès scientifiques.
Pourquoi les scientifiques étudient les roches lunaires
Une équipe de scientifiques a analysé des roches lunaires collectées lors des missions Apollo qui se sont déroulées de 1968 à 1972. Ces échantillons avaient déjà été examinés auparavant.
« Mais les instruments n’étaient pas très précis à l’époque », explique l’auteur principal de l’étude, Nicole Nie, professeur adjoint au MIT.
En 2013, la NASA a lancé le Explorateur de l’atmosphère lunaire et de l’environnement poussiéreux Cette mission a permis de recueillir des informations sur la faible épaisseur de l’atmosphère lunaire. Elle a permis de mettre au jour deux indices. D’abord, les concentrations de potassium et de rubidium dans l’atmosphère lunaire ont augmenté lors des pluies de météores. Ensuite, les niveaux de ces éléments ont changé lors d’une éclipse lunaire, qui a protégé la lune de la Terre.
Ces résultats suggèrent que deux processus se sont combinés pour former – et renouveler en permanence – l’atmosphère lunaire. Les chercheurs soupçonnent que deux processus d’altération spatiale jouent un rôle dans la formation de l’atmosphère lunaire : la vaporisation par impact et la pulvérisation ionique.
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Processus d’altération spatiale
La vaporisation par impact se produit lorsque des météorites heurtent la surface et projettent de la poussière dans l’atmosphère. La pulvérisation ionique se produit lorsque le vent solaire transporte des particules chargées du soleil vers la surface de la lune et transfère de l’énergie dans le sol, envoyant ces atomes pulvérisés dans l’air.
Ces informations ont orienté les chercheurs dans la bonne direction. Mais elles n’ont pas fourni de données concluantes sur la nature et la quantité du potassium et du rubidium présents dans l’atmosphère lunaire qui provenaient de la vaporisation ou des vents solaires.
Nie et son équipe ont donc prélevé 10 échantillons des roches d’Apollo, chacun de la taille d’une seule goutte de pluie. Ils ont broyé les échantillons en poudre, puis dissous les poudres dans des acides pour les isoler dans des solutions séparées contenant du potassium et du rubidium. Ils ont ensuite analysé les solutions avec un spectromètre de masse pour mesurer les différents isotopes de potassium et de rubidium dans chaque échantillon.
Isotopes essentiels
Déterminer la présence d’isotopes était essentiel. Les isotopes d’un élément ont le même nombre de protons, mais des quantités différentes de neutrons.
Étant donné que le potassium et le rubidium sont tous deux volatils (ce qui signifie que des changements soudains comme, par exemple, un impact pourraient les transformer en différents isotopes), la mesure de ces variations atomiques pourrait montrer à la fois quels éléments de la surface de la lune ont réussi à pénétrer dans l’atmosphère, et fournir une explication assez solide de la manière dont ils y sont parvenus.
Si l’atmosphère de la Lune est constituée d’atomes qui ont été vaporisés et suspendus dans l’air, les isotopes plus légers devraient être plus facilement expulsés dans l’atmosphère, tandis que les isotopes plus lourds se déposeraient probablement dans le sol.
De plus, la vaporisation par impact et la pulvérisation ionique entraînent des proportions isotopiques très différentes. Par conséquent, le rapport spécifique des isotopes légers et lourds qui restent dans le sol, tant pour le potassium que pour le rubidium, devrait montrer le processus contribuant à l’atmosphère lunaire.
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La surface de la lune
L’analyse des scientifiques a montré qu’environ 70 pour cent ou plus de l’atmosphère de la Lune provenait d’impacts de météorites, tandis que le reste était soufflé par les vents solaires.
Bien que les scientifiques n’aient pas été surpris par leurs découvertes, puisque l’orbiteur avait prédit la présence de ces éléments, cette étude démontre de manière assez convaincante que la plupart des éléments atmosphériques proviennent de la surface.
« La surface est bombardée par toutes sortes de choses », explique Nie. « On pourrait s’attendre à ce que ces choses libèrent des atomes dans l’atmosphère. »
Elle a hâte de voir des échantillons de missions lunaires comme Artémis Elle acheminera des échantillons de sol du pôle sud de la lune, ainsi que de sa face cachée, car ces échantillons pourraient contenir différentes concentrations d’éléments clés. Elle est également impatiente de voir des échantillons provenant d’une ou des deux lunes de Mars.
« Notre cadre implique une technique permettant d’analyser des échantillons provenant d’autres corps planétaires », explique Nies.
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Sources de l’article
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Avant de rejoindre Discover Magazine, Paul Smaglik a passé plus de 20 ans en tant que journaliste scientifique, spécialisé dans la politique américaine en matière de sciences de la vie et les questions liées à la carrière scientifique mondiale. Il a commencé sa carrière dans des journaux, mais s’est tourné vers les magazines scientifiques. Ses travaux ont été publiés dans des publications telles que Science News, Science, Nature et Scientific American.
