Les futurs explorateurs humains sur la lune pourraient avoir 99 problèmes, mais rester au chaud ou au frais n’en sera pas un. Une équipe dirigée par des scientifiques planétaires de l’UCLA a découvert des endroits ombragés dans des fosses sur la lune qui oscillent toujours autour d’une température confortable de 63 degrés Fahrenheit.
Les fosses et les grottes auxquelles elles pourraient mener constitueraient des camps de base plus sûrs et plus stables thermiquement pour l’exploration lunaire et l’habitation à long terme que le reste de la surface de la lune, qui chauffe jusqu’à 260 degrés pendant la journée et chute à 280 degrés. sous zéro la nuit.
Des fosses ont été découvertes pour la première fois sur la lune en 2009, et depuis lors, les scientifiques se sont demandé si elles menaient à des grottes qui pourraient être explorées ou utilisées comme abris. Environ 16 des plus de 200 fosses sont probablement des tubes de lave effondrés, a déclaré Tyler Horvath, doctorant à l’UCLA en sciences planétaires, qui a dirigé la nouvelle recherche. Deux des fosses les plus importantes ont des surplombs visibles qui mènent clairement à une sorte de grotte ou de vide, et il existe des preuves solides que le surplomb d’un autre peut également conduire à une grande grotte.
Des tubes de lave, également trouvés sur Terre, se forment lorsque de la lave en fusion coule sous un champ de lave refroidie ou qu’une croûte se forme sur une rivière de lave, laissant un long tunnel creux. Si le plafond d’un tube de lave solidifié s’effondre, il ouvre une fosse qui peut mener au reste du tube en forme de grotte.
Horvath a traité des images de l’expérience Diviner Lunar Radiometer – une caméra thermique et l’un des six instruments du robot Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA – pour savoir si la température dans les fosses divergeait de celles à la surface.
En se concentrant sur une dépression à peu près cylindrique de 100 mètres de profondeur sur la longueur et la largeur d’un terrain de football dans une zone de la lune connue sous le nom de Mare Tranquillitatis, Horvath et ses collègues ont utilisé la modélisation informatique pour analyser les propriétés thermiques de la roche et de la poussière lunaire. et de tracer les températures de la fosse sur une période de temps.
Les résultats, récemment publiés dans la revue Lettres de recherche géophysique, a révélé que les températures dans les parties ombragées en permanence de la fosse ne fluctuent que légèrement tout au long de la journée lunaire, restant à environ 63 degrés. Si une grotte s’étend du fond de la fosse, comme le suggèrent les images prises par la Lunar Reconnaissance Orbiter Camera, elle aussi aurait cette température relativement confortable.
L’équipe de recherche, qui comprenait également le professeur de sciences planétaires de l’UCLA David Paige et Paul Hayne de l’Université du Colorado à Boulder, pense que le surplomb d’ombrage est responsable de la température constante, limitant la chaleur pendant la journée et empêchant la chaleur de rayonner à nuit. Pendant ce temps, la partie ensoleillée du sol de la fosse atteint des températures diurnes proches de 300 degrés, soit environ 40 degrés de plus que la surface de la lune.
“Parce que la fosse Tranquillitatis est la plus proche de l’équateur lunaire, le sol éclairé à midi est probablement l’endroit le plus chaud de toute la lune”, a déclaré Horvath.
Une journée sur la lune dure près de 15 jours terrestres, au cours desquels la surface est constamment bombardée par la lumière du soleil et est souvent suffisamment chaude pour faire bouillir de l’eau. Les nuits incroyablement froides durent également environ 15 jours terrestres. Inventer des équipements de chauffage et de refroidissement capables de fonctionner dans ces conditions et de produire suffisamment d’énergie pour les alimenter sans arrêt pourrait s’avérer un obstacle insurmontable à l’exploration ou à l’habitation lunaire. L’énergie solaire – la forme de production d’électricité la plus courante de la NASA – ne fonctionne pas la nuit, après tout. (La NASA n’a actuellement aucun plan pour établir un camp de base d’exploration ou des habitations sur la lune.)
Construire des bases dans les parties ombragées de ces fosses permet aux scientifiques de se concentrer sur d’autres défis, comme cultiver de la nourriture, fournir de l’oxygène aux astronautes, rassembler des ressources pour des expériences et agrandir la base. Les fosses ou les grottes offriraient également une certaine protection contre les rayons cosmiques, le rayonnement solaire et les micrométéorites.
“Les humains ont évolué en vivant dans des grottes, et dans des grottes, nous pourrions revenir lorsque nous vivrons sur la lune”, a déclaré Paige, qui dirige l’expérience Diviner Lunar Radiometer.
Diviner cartographie la lune en continu depuis 2009, produisant le deuxième plus grand ensemble de données planétaires de la NASA et fournissant les mesures thermiques les plus détaillées et les plus complètes de tout objet de notre système solaire, y compris la Terre. Les travaux actuels de l’équipe sur les fosses lunaires ont amélioré les données de l’expérience Diviner.
“Parce que personne d’autre n’avait regardé des choses aussi petites avec Diviner, nous avons constaté qu’il y avait un peu de vision double, ce qui rendait toutes nos cartes un peu floues”, a déclaré Horvath. L’équipe a travaillé pour aligner les nombreuses images prises par l’instrument jusqu’à ce qu’elles puissent obtenir une lecture thermique précise jusqu’au niveau d’un seul pixel. Ce processus a produit des cartes de résolution beaucoup plus élevée de la surface de la lune.
Les données des premières étapes de ce projet de modélisation thermique de la fosse lunaire ont été utilisées pour aider à développer le système de gestion thermique du rover pour la mission Moon Diver proposée par la NASA. Horvath et Hayne faisaient partie de l’équipe scientifique de cette mission, qui vise à faire descendre le rover en rappel dans la fosse Tranquillitatis pour rechercher les couches de coulées de lave observées dans ses parois et explorer toute grotte existante.
Horvath et Paige sont membres de l’équipe scientifique d’une nouvelle caméra thermique lunaire dirigée par Paul Hayne nommée L-CIRiS, qui se dirigera vers le pôle sud lunaire fin 2023 pour obtenir les premières images thermiques au sol.
