La Lune ne vogue pas dans l’espace sans sa petite couverture. Une atmosphère ténue, mais persistante dont la présence étonne depuis longtemps les astronomes. Aujourd’hui, enfin, ils avancent une explication.
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Elle est sans commune mesure avec celle de la Terre. Irrespirable pour les êtres humains et ténue, mais notre Lune a bien une atmosphère. Et les astronomesastronomes se demandaient depuis des décennies comment elle a pu se former et se maintenir aussi longtemps. Aujourd'hui, la question semble avoir trouvé sa réponse. Des chercheurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology) et de l'université de Chicago (États-Unis) affirment avoir enfin compris. Ils le racontent dans la revue Science Advances.
L'histoire commence en 2013, lorsque la Nasa envoie vers la Lune une mission spécialement chargée de recueillir des informations sur son atmosphèreatmosphère, la mission Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer - Ladee que les astronomes prononcent « Laddie ». Et grâce aux données récupérées alors, ils ont identifié deux processus qui pourraient expliquer l'atmosphère de la Lune : la vaporisation par impact et la pulvérisation ionique.
Pulvérisation ionique ou vaporisation par impact
La pulvérisation ionique, c'est un processus alimenté par le vent solaire, ce flux de particules chargées qui inonde le Système solaire. Lorsque ces particules frappent la Lune, elles peuvent transférer leur énergie aux atomesatomes du sol et les envoyer dans l'airair. La vaporisation par impact, elle, est produite par les météoritesmétéorites qui bombardent la surface avec pour effet de soulever des particules.
Les astronomes ont observé, dans les données de Ladee, des changements dans l'atmosphère de notre Lune aussi bien pendant les pluies de météorites que pendant les éclipses de Soleiléclipses de Soleil. « Il semblait que les deux processus jouaient un rôle que nous ne pouvions pas préciser », commente Nicole Nie, professeure adjointe au département des sciences de la Terre, de l'atmosphère et des planètes du MIT, dans un communiqué.
Il a donc fallu aller plus loin. Analyser des échantillons de sol lunaire collectés par les astronautesastronautes au cours des missions Apollo (Nasa). Pour y chercher deux éléments en particulier : le potassiumpotassium et le rubidiumrubidium. D'abord parce qu'ils se vaporisent facilement. Ensuite parce qu'ils se présentent sous plusieurs isotopesisotopes plus ou moins lourds. Enfin, parce que les astronomes estiment que la pulvérisation ionique et la vaporisation par impact devraient mener à des proportions isotopiques de ces éléments dans le sol lunaire très différentes.
La Lune doit son atmosphère aux météorites
Une dizaine d'échantillons de 100 milligrammes chacun pulvérisés et dissouts dans de l'acideacide. Des solutions passées au spectromètrespectromètre de massemasse et voici le résultat. Les sols de notre Lune contiennent principalement des isotopes lourds de potassium et de rubidium. « Avec la vaporisation par impact, la plupart des atomes resteraient dans l'atmosphère lunaire, alors qu'avec la pulvérisation ionique, beaucoup d'atomes seraient éjectés dans l'espace, explique Nicole Nie. Grâce à notre étude, nous pouvons maintenant quantifier le rôle des deux processus, et dire que 70 % ou plus de l'atmosphère de notre Lune est le produit d'impacts de météorites, tandis que les 30 % restants sont une conséquence du vent solairevent solaire ».
Ainsi, tout au long des 4,5 milliards d'années d'histoire de la Lune, sa surface a été bombardée en permanence, d'abord par des météorites massives, puis plus récemment par des « micrométéoroïdes » plus petits, de la taille d'une poussière. Ces impacts constants ont soulevé le sol lunaire, vaporisant certains atomes et soulevant les particules dans l'air. Certains atomes sont éjectés dans l'espace, tandis que d'autres restent suspendus au-dessus de la Lune, formant une atmosphère ténue qui se réapprovisionne constamment à mesure que les météorites continuent de frapper la surface.
« Cette découverte va au-delà de la compréhension de l'histoire de la Lune. De tels processus pourraient se produire et être plus importants sur d'autres lunes et astéroïdesastéroïdes. Sans les échantillons d'ApolloApollo, l'équipe n'aurait pas pu obtenir de données précises ni effectuer de mesures quantitatives pour comprendre les choses avec autant de détails. D'où l'importance de continuer à rapporter des échantillons de la Lune et d'autres corps planétaires. Afin de pouvoir dresser un tableau plus précis de la formation et de l'évolution du Système solaire », conclut Justin Hu, spécialiste des sols lunaires à l'université de Cambridge, interrogé par le MIT et qui n'a pas pris part à ces travaux.
