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Pôle Sud de la Lune

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Région du pôle Sud (> 70°S) d'après une mosaïque d'environ 1500 images de Clementine.

Le pôle Sud de la Lune est le point de l'hémisphère sud de la Lune où l'axe de rotation lunaire rencontre sa surface. Il présente un intérêt particulier pour les scientifiques en raison de la présence de glace d'eau dans ses cratères d'obscurité éternelle : ceux-ci ne reçoivent jamais la lumière du soleil et restent ainsi en permanence suffisamment froids pour que la glace et d'autres substances volatiles restent piégées[1],[2]. En revanche, la région du pôle Nord de la Lune présente une quantité beaucoup plus faible de cratères protégés de la même manière[3].

Géographie

Le pôle sud lunaire est situé au centre du cercle polaire antarctique (80° S à 90° S)[2],[4]. Il s'est déplacé de 5 degrés par rapport à sa position d'origine il y a des milliards d'années[réf. nécessaire]. Ce changement a modifié l'axe de rotation de la Lune, permettant à la lumière du soleil d'atteindre des zones précédemment ombragées, même s'il existe toujours des cratères d'obscurité éternelle. Le spin de l'axe est à 88,5 degrés du plan de l'elliptique.

De la même façon, le pôle Sud contient également des zones exposées en permanence au soleil. La région présente également le bassin Pôle Sud–Aitken, le plus grand de la Lune[5], et des montagnes, telles que le pic Epsilon s'élevant 9 050 km, plus haut que n'importe quelle montagne trouvée sur Terre[6]. La température moyenne du pôle Sud est d'environ 260 K (−13 ° C).

Cratères

Image légendée des cratères dans la région polaire Sud.

L'axe de rotation de la Lune se trouve dans le cratère Shackleton. Les cratères notables les plus proches du pôle sud lunaire comprennent De Gerlache, Sverdrup, Shoemaker, Faustini, Haworth, Nobile et Cabeus.

Découvertes

Éclairage

Le pôle Sud lunaire comprend une région avec des bords de cratère exposés à un éclairage solaire presque constant, mais l'intérieur des cratères reste en permanence à l'ombre. L'éclairage de la zone est étudié à l'aide de modèles numériques à haute résolution produits à partir de données du Lunar Reconnaissance Orbiter[7].

La surface lunaire peut également refléter le vent solaire sous forme d'atomes neutres énergétiques. En moyenne, 16 % de ces atomes sont des protons qui varient en fonction de l'emplacement.[pas clair] Ces atomes créent un flux intégral d'atomes d'hydrogène rétrodiffusés en raison de la quantité réfléchie de plasma qui existe à la surface de la Lune[8].

Pièges froids

Degré des pentes près du pôle Sud de la Lune.

Les pièges froids sont les endroits importants de la région du pôle Sud lunaire où l'existence de glace d'eau et d'autres dépôts volatils est possible. Ils peuvent contenir de l'eau et de la glace provenant à l'origine des comètes et de la réduction du fer induite par le vent solaire.

À partir d'expériences et de lectures d'échantillons, il est confirmé que les pièges froids contiennent de la glace. De l'hydroxyle est également trouvé dans ceux-ci. La découverte de ces deux composés conduit au financement de missions axées principalement sur les pôles lunaires, utilisant la détection infrarouge. La glace reste dans ces pièges en raison du comportement thermique de la Lune qui est contrôlé par des propriétés thermophysiques telles que la diffusion de la lumière du soleil, le rayonnement thermique, la chaleur interne et la lumière émise par la Terre[9].

Surface magnétique

En certaines zones de la Lune, la croûte est magnétisée. Ceci est connu comme une anomalie magnétique due aux restes de fer métallique déposés par l'impacteur ayant formé le bassin Pôle Sud-Aitken. Cependant, la concentration de fer que l'on pense être dans le bassin n'est pas présente dans les cartographies, car ils pourraient être trop profonds dans la croûte lunaire pour que les cartographies puissent les détecter[10] [Passage à actualiser].

Exploration

Missions

Carte de la région polaire Sud lunaire (> 80°S).

Des orbiteurs de plusieurs pays ont exploré la région autour du pôle Sud lunaire. Des études approfondies ont ainsi été menées par les Lunar Orbiters, Clementine, Lunar Prospector, Lunar Reconnaissance Orbiter, SELENE et Chandrayaan-1, qui ont découvert la présence d'eau sur la Lune.

La mission LCROSS de la NASA trouve une quantité importante d'eau dans Cabeus[11]. Elle s'écrase ensuite délibérément sur le sol de ce cratère Cabeus et des échantillons révèlent qu'il contient près de 5% d'eau[12].

Le Lunar Reconnaissance Orbiter est lancé le 18 juin 2009 et est toujours en train de cartographier la région du pôle Sud lunaire. L'objectif est de constater si la région du pôle Sud lunaire dispose de suffisamment de ressources durables pour soutenir une station permanente avec équipage. Le LRO réalise l'expérience de radiomètre lunaire Diviner, qui étudie le rayonnement et les propriétés thermophysiques de la surface du pôle sud. Il peut détecter le rayonnement solaire réfléchi et les émissions infrarouges internes. Le LRO Diviner est capable de détecter où la glace d'eau pourrait être emprisonnée à la surface[9].

Le , Chang'e 4, une sonde spatiale chinoise, est la première à atterrir en douceur dans le cratère Von Kármán, qui se trouve dans le grand bassin pôle Sud-Aitken au sud de la face cachée de la Lune[13],[14].

La deuxième mission lunaire indienne Chandrayaan-2, est lancée le 22 juillet 2019 et tente d'atterrir en douceur sur la région polaire sud de la Lune[15],[16]. L'atterrisseur ne réussit finalement pas à atterrir en toute sécurité, perdant la communication à 335 m du sol[17].

Rôle dans l'exploration spatiale

Vue du pôle Sud indiquant des points présentant des signatures indiquant des traces de glace.

La région du pôle Sud lunaire est considérée comme un endroit incontournable pour les futures missions d'exploration et conviendrait pour un avant-poste lunaire. Les endroits ombragés en permanence sur la Lune pourraient contenir de la glace et d'autres minéraux, qui seraient des ressources vitales pour les futurs colons. Les sommets des montagnes près du pôle sont éclairés pendant de longues périodes et pourraient être utilisés pour fournir de l'énergie solaire à un avant-poste. Avec un avant-poste sur la Lune, les scientifiques pourraient analyser l'eau et d'autres échantillons volatils remontant à la formation du Système solaire[2].

Les scientifiques utilisent LOLA (Lunar Orbiter Laser Altimeter), un appareil utilisé par la NASA pour fournir un modèle topographique précis de la Lune[18]. Ces données indiquent que près du pôle Sud, à Connecting Ridge qui relie le cratère Shackleton au cratère De Gerlache, la lumière solaire éclairement la zone pendant 92,27 à 95,65% à une altitude allant de 2 m au-dessus du sol à 10 m au-dessus du sol[7]. Aux mêmes endroits, on a découvert que les plus longues périodes d'obscurité continues n'étaient que de 3 à 5 jours.

Le pôle sud lunaire est un endroit où les scientifiques peuvent être en mesure d'effectuer des observations astronomiques uniques d'ondes radio de moins de 30 MHz. Les microsatellites chinois de Longjiang sont lancés en mai 2018 pour orbiter autour de la Lune, et Longjiang-2 fonctionne à cette fréquence jusqu'au 31 juillet 2019[19],[20]. Avant Longjiang-2, aucun observatoire spatial n'avait été en mesure d'utiliser des ondes radio astronomiques dans cette fréquence à cause des interférences provenant d'équipements terrestres. Le pôle Sud lunaire possède des montagnes et des bassins qui ne font pas face à la Terre et serait ainsi un endroit idéal pour recevoir de tels signaux radio astronomiques d'un observatoire radio au sol[21].

Missions futures

Blue Origin prévoit une mission dans la région polaire Sud vers 2024[22],[23]. L'atterrisseur Blue Moon dérive de la technologie d'atterrissage vertical utilisée dans la fusée sous-orbitale New Shepard de Blue Origin[24]. Cela permettrait potentiellement des alunissage afin de constituer une base avec équipage dans un cratère de la région polaire sud grâce à leur atterrisseur Blue Moon[25] .

Le programme Artemis propose de faire alunir plusieurs atterrisseurs et rovers robotiques (CLPS) en vue de l'atterrissage d'un équipage de l'Artemis III en 2024 dans la région polaire Sud[26].

Voir aussi

Références

  1. « NASA Takes Aim at Moon with Double Sledgehammer », Space.com, (consulté le 4 mars 2010)
  2. a b et c Lunar South Pole. NASA. 2017. Accessed on 16 July 2019.
  3. « South Pole Region of the Moon as Seen by Clementine », NASA, (consulté le 4 mars 2010)
  4. The Lunar Arctic Circle. Xefer. October 10, 2011.
  5. Spudis, Stockstill, Ockels et Kruijff, « Physical Environment of the Lunar South Pole from Clementine Data: Implications for Future Exploration of the Moon », Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference, vol. 26,‎ , p. 1339 (Bibcode 1995LPI....26.1339S)
  6. Lunar South Pole. (2017). Fossweb.com. Retrieved 29 March 2017.
  7. a et b Gläser, Scholten, De Rosa et Marco Figuera, « Illumination conditions at the lunar south pole using high resolution Digital Terrain Models from LOLA », Icarus, vol. 243,‎ , p. 78–90 (DOI 10.1016/j.icarus.2014.08.013, Bibcode 2014Icar..243...78G)
  8. Vorburger, A. (2015). "Imaging the South Pole–Aitken basin in backscattered neutral hydrogen atoms." Planetary And Space Science, 115, 57–63.
  9. a et b Wei, Li et Wang, « Thermal behavior of regolith at cold traps on the Moon's south pole: Revealed by Chang'E-2 microwave radiometer data », Planetary and Space Science, vol. 122,‎ , p. 101 (DOI 10.1016/j.pss.2016.01.013, Bibcode 2016P&SS..122..101W)
  10. Cahill, Hagerty, Lawrence et Klima, « Surveying the South Pole–Aitken basin magnetic anomaly for remnant impactor metallic iron », Icarus, vol. 243,‎ , p. 27–30 (DOI 10.1016/j.icarus.2014.08.035, Bibcode 2014Icar..243...27C)
  11. Kenneth Chang, « LCROSS Mission Finds Water on Moon, NASA Scientists Say », The New York Times,‎ (lire en ligne, consulté le 4 mars 2010)
  12. [(2017). Retrieved 29 March 2017, from https://lunar.gsfc.nasa.gov/lessonkit/Diviner-Planning%20a%20Mission%20to%20South%20Pole.pdf]
  13. China's Journey to the Lunar Far Side: A Missed Opportunity? Paul D. Spudis, Air & Space Smithsonian. 14 June 2017.
  14. (en-GB) Hannah Devlin et Kate Lyons, « Far side of the moon: China's Chang'e 4 probe makes historic touchdown », The Guardian,‎ (ISSN 0261-3077, lire en ligne, consulté le 4 décembre 2020)
  15. (en) Pallava Bagla, « Update: After 1.5 years of delay, India’s ambitious lunar mission launches », sur Science | AAAS, (consulté le 4 décembre 2020)
  16. S. Amitabh, T. P. Srinivasan et K. Suresh (2018). « Potential Landing Sites for Chandrayaan-2 Lander in Southern Hemisphere of Moon » dans 49th Lunar and Planetary Science Conference. 19–23 March 2018. The Woodlands, Texas. . 
  17. Vikram lander located on lunar surface, wasn't a soft landing: Isro. Times of India. 8 September 2019.
  18. [NASA – LOLA. (2017). Nasa.gov. Retrieved 29 March 2017, from https://lola.gsfc.nasa.gov/]
  19. (en) « Lunar Orbiter Longjiang-2 Smashes into Moon », www.planetary.org (consulté le 5 septembre 2019)
  20. The scientific objectives and payloads of Chang'E−4 mission. (PDF) Yingzhuo Jia, Yongliao Zou, Jinsong Ping, Changbin Xue, Jun Yan, Yuanming Ning. Planetary and Space Science. 21 February 2018. DOI:10.1016/j.pss.2018.02.011
  21. Takahashi, « A concept for a simple radio observatory at the lunar south pole », Advances in Space Research, vol. 31, no 11,‎ , p. 2473–2478 (DOI 10.1016/S0273-1177(03)00540-4, Bibcode 2003AdSpR..31.2473T)
  22. 'Moon Race' Backed by Blue Origin, Airbus Aims for 2024 Lunar Flight. Elizabeth Howell, Space.com. October 3, 2018.
  23. (en) « An exclusive look at Jeff Bezos’s plan to set up Amazon-like delivery for ‘future human settlement’ of the moon », sur www.washingtonpost.com
  24. Rich Smith, « Blue Origin Boss Jeff Bezos Lays Out His Plan for Space », The Motley Fool,‎ (lire en ligne)
  25. Monica Hunter-Hart, « Blue Origin is Still Going to the Moon, Even if Mars is Hip », inVerse,‎ (lire en ligne)
  26. Chang, « For Artemis Mission to Moon, NASA Seeks to Add Billions to Budget » [archive du ], The New York Times, (consulté le 25 mai 2019) : « Under the NASA plan, a mission to land on the moon would take place during the third launch of the Space Launch System. Astronauts, including the first woman to walk on the moon, Mr. Bridenstine said, would first stop at the orbiting lunar outpost. They would then take a lander to the surface near its south pole, where frozen water exists within the craters. »

Liens externes

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