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De l'eau sur la Lune confirmée par les mineraux lunaires de la sonde chinoise Chang'e-5

25 Juin 2024 | Par Shifeng Jin, Munan Hao, Zhongnan Guo, Bohao Yin, Y | Actualités

Clair de lune vue de la terre des cratères lunaires

Découverte d'un minéral hydraté riche en eau et en ammonium dans les échantillons lunaires de Chang'e-5

Cartographie lunaire de l'alunissage de la sonde Chang'e-5

Images contextuelles du site d’atterrissage de Chang’E-5 capturées par le PCAM et le LMS. (A) Image PCAM du site d’échantillonnage. Le panneau de droite montre l’image agrandie de la roche à partir de laquelle les spectres de réflectance ont été collectés par le LMS. (B) L’image (0,4 à 1,0 mm par pixel) à 900 nm acquise par le mode multispectral du LMS au site d’échantillonnage. Les rectangles colorés représentent les points exacts sur la surface où les données hyperspectrales de 0,48 à 3,2 µm ont été acquises. La géométrie de visualisation de chaque observation est présentée dans le tableau S1. Les images en mode hyperspectral LMS (~0,6 mm par pixel) à D9, D11 et D14 sont présentées comme des exemples des textures de régolite dans le FOV LMS. Des images de texture similaires à d’autres endroits peuvent être trouvées sur la figure S2. La teneur en eau de chaque tache est estimée à partir de la force d’absorption proche de 3 µm en utilisant la méthode en (9) après élimination thermique avec le modèle en (8), crédit d’image : IGGCAS, LIN Honglei

Identification d'un nouveau minéral hydraté lunaire

Zoom sur la qualité granulométriquedes sols lunaires

Caractéristiques de l’image et distribution granulométrie des sols lunaires CE-5. a) L’image de la caméra de surveillance montre les caractéristiques du régolithe lunaire sur le site d’échantillonnage. Le régolithe lunaire était principalement gris-noir. Les traces sombres sont les empreintes après échantillonnage. (b) Une photo de laboratoire prise par caméra d’un régolite lunaire prélevé. c) Une image des particules du sol lunaire, lorsqu’elles sont agrandies à la taille du grain du sol lunaire, à l’aide d’un stéréomicroscope (par exemple olivine jaune-vert, feldspath blanc, pyroxène brun-noir et verre brun).

Une équipe de chercheurs chinois dirigée par Shifeng Jin et Xiaolong Chen a découvert un minéral hydraté inédit dans les échantillons de sol lunaire rapportés par la mission Chang'e-5. Ce minéral, de formule chimique (NH₄)MgCl₃·6H₂O, contient approximativement 41% en poids d'eau et présente une structure cristalline et une composition similaires à la novograblenovite, un minéral terrestre formé par la réaction entre basalte chaud et gaz volcaniques riches en eau.

Caractéristiques structurelles et compositionnelles

L'analyse structurale révèle que ce minéral hydraté possède des propriétés remarquablement proches de la carnallite, un minéral évaporitique terrestre. Les chercheurs ont exclu toute contamination terrestre ou provenant des gaz d'échappement des fusées en se basant sur les compositions chimiques et isotopiques ainsi que sur les conditions de formation du minéral. Cette découverte représente la première identification directe de molécules d'eau dans des échantillons de roches lunaires.

Implications pour l'histoire volcanique lunaire

La présence d'ammonium dans ce minéral hydraté suggère une histoire de dégazage lunaire plus complexe que précédemment envisagée. Cette composition indique que les processus volcaniques lunaires ont impliqué des interactions entre les roches basaltiques chaudes et des gaz volcaniques contenant de l'eau et de l'ammonium. Ces résultats fournissent des contraintes cruciales sur la fugacité de la vapeur d'eau et d'ammoniac dans les gaz volcaniques lunaires.

Persistance de l'eau dans les régions éclairées

L'étude démontre que les molécules d'eau peuvent persister dans les zones éclairées de la Lune sous forme de sels hydratés. Cette découverte remet en question la conception traditionnelle selon laquelle l'eau ne peut subsister que dans les régions en permanence ombragées des pôles lunaires. Les échantillons de Chang'e-5, prélevés à une latitude beaucoup plus élevée que les missions précédentes, offrent de nouveaux indices sur les formes que peut prendre l'eau à la surface lunaire.

Potentiel pour l'exploration et l'habitation lunaire

La présence d'ammonium dans ces minéraux hydratés souligne son potentiel comme ressource pour l'habitation lunaire future. L'ammonium peut servir de source d'azote, un élément essentiel pour les systèmes de support de vie et la production d'engrais dans un environnement lunaire. Cette découverte s'inscrit dans le contexte des ambitions chinoises d'établir une base lunaire et d'envoyer des missions habitées vers la Lune d'ici 2030.

Méthodologie et validation scientifique

Les chercheurs ont utilisé une approche analytique multi-instrumentale incluant la spectroscopie infrarouge, la spectrométrie Raman, la microscopie électronique à balayage et la diffraction des rayons X pour caractériser ce minéral. Les coordonnées cristallographiques ont été déposées au Cambridge Crystallographic Data Centre sous le numéro 2166870, garantissant la reproductibilité et la validation des résultats.
Cette découverte, publiée dans Nature Astronomy, représente une avancée significative dans notre compréhension de la distribution et de l'origine de l'eau lunaire, ouvrant de nouvelles perspectives pour l'exploration spatiale et l'utilisation des ressources in situ.