Des chercheurs révèlent la première preuve directe de la présence de molécules d’eau à la surface de la Lune

En analysant des échantillons rapportés par la mission Chang’e 5, des chercheurs ont pour la première fois détecté directement des molécules d’eau (sous une autre forme que la glace) à la surface de la Lune. En effet, si la présence d’oxygène et d’hydrogène avait déjà été mise en évidence, il n’avait pas été confirmé jusqu’à présent si ces éléments formaient ou non des molécules d’eau.

La Terre et la Lune sont considérées par les astronomes comme des jumelles non identiques dont la formation a été catalysée par un impact géant commun. Cependant, alors que sur Terre l’eau a joué un rôle essentiel dans l’évolution de la planète, les premiers échantillons lunaires rapportés par les missions Apollo étaient complètement dépourvus d’eau.

Cela a conduit à l’hypothèse dominante selon laquelle le sol lunaire serait entièrement sec, ce qui a considérablement entravé notre compréhension de son évolution géologique. En effet, sur Terre, l’eau contribue par exemple à la cristallisation du magma. Si la Lune était totalement dépourvue d’eau, il ne devrait logiquement pas y avoir de mers lunaires (ou mers), traces évidentes d’anciennes coulées de lave.

Mais les avancées technologiques récentes remettent en cause cette hypothèse de la « Lune sèche », suggérant notamment la présence de molécules d’eau à sa surface. En 2009, par exemple, la sonde lunaire indienne Chandrayaan-1 a détecté des traces d’hydrogène et d’oxygène sur la face éclairée du satellite naturel. Ces observations ont ensuite été confirmées par les données de l’observatoire stratosphérique d’astronomie infrarouge (SOFIA) de la NASA.

D’autre part, des quantités importantes de glace d’eau ont également été détectées. Les cratères proches des pôles et plongés en permanence dans l’ombre présentaient les concentrations les plus élevées. Des études ont suggéré que ces concentrations étaient comparables à celles trouvées dans les roches basaltiques des dorsales océaniques sur Terre.

Cependant, les recherches antérieures suggérant la présence d’oxygène et d’hydrogène étaient principalement basées sur des techniques de télédétection, de sorte que les données n’ont pas encore été confirmées. in situ. De plus, la plupart des observations n’ont pas permis de distinguer précisément si ces éléments formaient des molécules d’eau (H2O) ou des molécules d’hydroxyle (OH). Il faut également noter que la glace d’eau détectée précédemment est d’origine externe et se forme par exemple par des interactions du régolithe avec le vent solaire et des impacts de météorites.

En analysant des échantillons de la face visible de la Lune rapportés en 2020 par la mission Chang’e 5, l’équipe du Laboratoire national de physique de la matière condensée de Pékin et de l’Institut de physique de l’Académie chinoise des sciences (CAS), affirme avoir réalisé la première détection directe d’eau moléculaire dans le régolithe lunaire.

Fragments contenant 41% d’eau

Pour mener à bien leur enquête — récemment détaillée dans la revue
Astronomie de la nature —, les chercheurs chinois ont sélectionné plus de 1 000 fragments minéraux de l’échantillon lunaire. Pour ce faire, ils se sont appuyés sur la microscopie Raman, qui permet une analyse chimique et cristallographique à haute résolution.

Les experts se sont particulièrement intéressés aux cristaux transparents en forme de plaque, appelés « minéraux lunaires inconnus » (ULM-1), en raison de leur forte susceptibilité à contenir des molécules d’eau. Leur composition chimique a été analysée par spectroscopie SEM et microanalyse par sonde électronique (EPMA). Ces outils d’analyse comptent parmi les plus utilisés en raison des images extrêmement détaillées qu’ils peuvent fournir rapidement.

Les fragments d’ULM-1 contenaient jusqu’à six molécules d’eau chacun, occupant jusqu’à 41 % de leur masse totale. Ils contenaient également du magnésium et des éléments volatils comme l’azote et le chlore. Selon les experts, la composition du minéral est très similaire à celle des minéraux trouvés près des volcans terrestres. Les signaux seraient suffisamment clairs pour exclure une éventuelle contamination par les gaz d’échappement des sondes.