Une représentation schématique des ions hydrogène à grande vitesse injectés de la surface solaire dans la surface lunaire et enrichis à la surface des particules de sol lunaire Crédit : groupe du professeur Lin Yangting
Récemment, on s'est beaucoup concentré sur l'abondance, la distribution et l'origine de l'eau de surface lunaire en raison de son rôle vital dans l'exploration spatiale future.
Une équipe de recherche composée de membres du Centre national des sciences spatiales et de l'Institut de géologie et de géophysique, tous deux faisant partie de l'Académie chinoise des sciences, a découvert que les bords des grains des échantillons de sol collectés par la mission Chang'e-5 ont des niveaux élevés d'hydrogène et un faible rapport de deutérium à hydrogène, ce qui est cohérent avec la théorie selon laquelle l'eau lunaire provient du vent solaire.
Les résultats ont été publiés dans le Actes de l'Académie nationale des sciences.
Les chercheurs ont mené des simulations sur la préservation de l'hydrogène dans les sols lunaires à différentes températures. Ils ont découvert que l'eau d'origine SW pouvait être bien préservée dans les régions de moyenne et haute latitude de la surface lunaire. "Les sols lunaires polaires pourraient contenir plus d'eau que les échantillons de Chang'e-5", a déclaré le professeur Lin Yangting de l'IGG, auteur correspondant de l'étude.
Des études antérieures ont prouvé que l'eau (OH/H2O) sur la surface lunaire varie avec la latitude et l'heure de la journée (jusqu'à 200 ppm). Un changement aussi évident implique un taux de désorption rapide de la surface lunaire.
Contrairement aux six missions Apollo et aux trois missions Luna, qui ont toutes atterri à des latitudes basses (8.97°S—26.13°N), la mission Chang'e-5 a renvoyé des échantillons de sol d'une latitude moyenne (43.06°N). De plus, les échantillons de Chang'e-5 ont été prélevés dans les plus jeunes basaltes lunaires connus (2.0 Ga) et dans le sous-sol basaltique le plus sec. Par conséquent, les échantillons de Chang'e-5 sont essentiels pour traiter la distribution spatio-temporelle et la rétention de l'eau dérivée du SW dans le régolithe lunaire.
Sur 17 grains de sol lunaires retournés par la mission Chang'e-5, les chercheurs ont pris des mesures de profilage en profondeur NanoSIMS de l'abondance d'hydrogène et calculé les rapports deutérium/hydrogène.
Les résultats ont montré que la majorité des bordures de grains (les plus hautes ~ 100 nm) présentaient des concentrations élevées d'hydrogène (1,116 2,516 à 908 992 ppm) avec des valeurs δD extrêmement faibles (-46 ‰ à -5 ‰), impliquant une origine SW. Sur la base de la distribution granulométrique des sols lunaires et de leur teneur en hydrogène, la teneur en eau en vrac dérivée du SW a été estimée à XNUMX ppm pour les sols lunaires Chang'e-XNUMX, conformément au résultat de la télédétection.
Des expériences de chauffage sur un sous-ensemble de grains ont démontré que l'hydrogène implanté par SW pouvait être conservé après enfouissement. En utilisant ces informations ainsi que des données précédentes, les chercheurs ont établi un modèle de l'équilibre dynamique entre l'implantation et le dégazage de l'hydrogène SW dans les grains de sol sur la lune, révélant que la température (latitude) joue un rôle clé dans l'implantation et la migration de l'hydrogène. dans les sols lunaires.
En utilisant ce modèle, ils ont prédit une abondance encore plus élevée d'hydrogène dans les bords des grains dans les régions polaires lunaires. "Cette découverte est d'une grande importance pour l'utilisation future des ressources en eau sur la lune", a déclaré le professeur Lin. "De plus, grâce au tri et au chauffage des particules, il est relativement facile d'exploiter et d'utiliser l'eau contenue dans le sol lunaire."
Référence : "Haute abondance d'eau dérivée du vent solaire dans les sols lunaires de la latitude moyenne" par Yuchen Xu, Heng-Ci Tian, Chi Zhang, Marc Chaussidon, Yangting Lin, Jialong Hao, Ruiying Li, Lixin Gu, Wei Yang, Liying Huang, Jun Du, Yazhou Yang, Yang Liu, Huaiyu He, Yongliao Zou, Xianhua Li et Fuyuan Wu, 12 décembre 2022, Actes de l'Académie nationale des sciences.
DOI: 10.1073 / pnas.2214395119
