Il y a des indications de la présence d'eau sous forme de glace aux pôles lunaires mais la quantité et l'origine de cette glace sont encore indéterminées. Elle pourrait venir de l'activité volcanique lunaire qui était importante il y a plus de 2 milliards d'années. Les futurs colons qui pourraient exploiter cette glace pourraient donc boire de l'eau d'origine volcanique.
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On sait que les volcansvolcans sur Terre libèrent de la vapeur d'eau lors de leurs éruptions. On a même pensé un temps que toute l'eau des océans provenait de la condensation dans l'atmosphèreatmosphère en refroidissement de la jeune Terre de l'HadéenHadéen. Son contenu en vapeur d'eau aurait alors été le produit d'un intense dégazagedégazage volcanique du manteaumanteau de la future Planète bleue au cours des premières centaines de millions d'années de son existence. La présence d'eau dans son manteau est un vestige de sa formation primordiale par accrétion.
Le sujet de l'origine de l'eau des océans s'est ensuite un peu compliqué car on s'est posé la question de la quantité d'eau initiale précise apportée par accrétion, de la part des arrivées plus tardives sous forme par exemple de comète et enfin de la façon dont cette eau s'est retrouvée stockée dans les entrailles de la Terre. À cet égard, une théorie intéressante a été proposée récemment par le grand physicien et cristallographe russe Artem Oganov et ses collègues.
Les volcans et l'atmosphère lunaire
La Terre n'est pas le seul corps rocheux du Système solaire où une importante activité volcanique s'est produite. C'est incontestablement le cas de la Lune au cours de ses deux premiers milliards d'années comme le montrent déjà les bassins basaltiquesbasaltiques des mers lunaires mais aussi les photographies de sa surface, photographiesphotographies qui laissent supposer que des éruptions volcaniqueséruptions volcaniques pourraient encore advenir de nos jours. On peut donc se poser la question de l'existence d'une atmosphère lunaire initiale qui serait née elle aussi au cours des premières centaines de millions d'années de la Lune par dégazage et avec un certain contenu en vapeur d'eau.
Le champ de gravitégravité de la Lune étant toutefois nettement plus faible que celui de la Terre et comme elle ne possède plus non plus depuis des milliards d'années d'un champ magnétiquechamp magnétique protecteur contre l'érosion atmosphérique que peuvent causer les ventsvents et éruptions solaireséruptions solaires, notre satellite ne peut pas retenir une atmosphère dense. La théorie cinétique des gazgaz, développée initialement par James Maxwell puis par Ludwig Boltzmann, permet de calculer une évaporation dans l'espace d'une atmosphère lunaire qui serait très rapide à l'échelle temporelle de la géologiegéologie sur Terre qui se compte en unité d'un million d'années.
On peut se poser aussi la question du contenu initial de la Lune en eau. Il est problématique dans le cadre du modèle avec un impact géant faisant naître notre satellite à la suite d'une collision violente entre la jeune Terre et une planète de la taille de Mars, la fameuse ThéiaThéia. La Lune se serait en effet ensuite formée par accrétion des débris de la collision à hautes températures. On pouvait donc s'attendre a priori à une Lune dépourvue d'eau car issue d'une évaporation massive d'une matièrematière très chaude. Mais il semble bien, d'après l'étude des roches lunaires, que le contenu en eau du manteau lunaire ne soit pas aussi faible qu'on pouvait le penser.
Des simulations numériquessimulations numériques conduites par un groupe de chercheurs du Département des sciences astrophysiquesastrophysiques et planétaires (APS) et du Laboratoire de physiquephysique atmosphérique et spatiale (LASP) à Boulder (États-Unis) prennent donc tout leur sens dans ce cadre. Les résultats obtenus avec elles ont été publiés dans un article de The Planetary Science Journal et elles permettent de penser qu'il y a d'importantes réserves de glaces issues d'une condensation de la vapeur produite par les grandes éruptions lunaires il y a entre 2 et 4 milliards d'années que l'on pourrait trouver aux pôles lunaires.
Un documentaire de science-fiction sur le futur des colonies lunaires avec un regard accéléré sur l'avenir de la vie sur la Lune. L'exploitation de la glace lunaire est présentée. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Venture City, Nasa, ESA, SpaceX, ESA + Foster and Partners, Vladimir Vustyansky, ESO/M. Kornmesser, Espace de Relativité
Des atmosphères transitoires produites par de grandes éruptions
Il y a déjà quelques années, des planétologues du Lunar and Planetary Institute de Houston avaient montré que ces éruptions pouvaient avoir formé à chaque fois une atmosphère transitoire de monoxyde de carbonemonoxyde de carbone et de vapeur d'eau, notamment lors d'un pic d'activité volcanique il y a 3,5 milliards d'années, atmosphère pouvant être 1,5 fois plus épaisse que celle sur Mars de nos jours.
Les chercheurs de Boulder ont affiné ce scénario en montrant que les éruptions de dizaines de milliers de volcans générant d'énormes rivières et lacs de lavelave il y a entre 2 et 4 milliards d'années auraient permis la formation à répétition d'atmosphères pouvant durer environ 2.500 ans avant de disparaître dans l'espace par évaporation.
Les simulations montrent ensuite qu'environ 41 % de la vapeur d'eau émise par les éruptions pourrait s'être condensée dans les fameuses régions polaires de la Lune au niveau de certains cratères partiellement dans une ombre éternelle depuis des milliards d'années. La quantité d'eau piégée pourrait alors atteindre 8,2 × 1015 kgkg.
Cela fait des décennies que l'on spécule sur l'existence de ces gisementsgisements de glace qui pourraient également provenir, comme on le pensait initialement, de la condensation de la vapeur d'eau libérée à la suite d'impacts cométaires sur la Lune au cours de ses premiers milliards d'années, alors que le bombardement de petits corps célestes était plus important qu'aujourd'hui.
Les réserves de glaces d'origine volcanique pourraient se trouver sous 5 à 10 mètres de régoliterégolite, ce qui ne devrait pas être un grave problème pour de futurs colons lunaires qui pourraient alors se servir de cette eau également pour faire pousser des plantes ou se constituer des réserves de carburant et comburantcomburant sous forme d'oxygèneoxygène et d'hydrogènehydrogène liquideliquide.
Les futurs colons pourraient alors boire de l'eau provenant des volcans lunaires, à moins que ce ne soit aussi ou surtout de l'eau issue des comètes.
