Les planétologues analysant les isotopes de l’oxygène dans le sol lunaire depuis les sites de la mission Apollo concluent que le bombardement de météorites sur 4 milliards d’années n’aurait pu fournir qu’une infime fraction de l’eau de la Terre, obligeant les chercheurs à repenser une théorie de longue date.
Des recherches ont déjà montré que les météorites pourraient avoir été une source importante d’eau sur Terre lorsqu’elles ont bombardé notre planète au début du développement du système solaire.
Dans une nouvelle étude, le Dr Tony Gargano du Johnson Space Center de la NASA et du Lunar and Planetary Institute et ses collègues ont utilisé une nouvelle méthode d’analyse des débris poussiéreux qui recouvrent la surface de la Lune, appelée régolithe.
Ils ont appris que même dans des hypothèses généreuses, la livraison de météorites depuis environ 4 milliards d’années n’aurait pu fournir qu’une petite fraction de l’eau de la Terre.
La Lune constitue une archive ancienne de l’histoire de l’impact que le système Terre-Lune a connu au cours de milliards d’années.
Là où la dynamique de la croûte terrestre et les conditions météorologiques effacent ces enregistrements, les échantillons lunaires les préservent.
Les records ne viennent cependant pas sans défi.
Les méthodes traditionnelles d’étude du régolithe reposaient sur l’analyse d’éléments amateurs de métaux.
Ces éléments peuvent être brouillés par des impacts répétés sur la Lune, ce qui rend plus difficile le démêlage et la reconstruction de ce que contenaient les météoroïdes d’origine.
Entrez les isotopes triples de l’oxygène, des « empreintes digitales » de haute précision qui tirent parti du fait que l’oxygène, l’élément dominant en termes de masse dans les roches, n’est pas affecté par l’impact ou d’autres forces externes.
Les isotopes permettent de mieux comprendre la composition des météorites qui ont impacté le système Terre-Lune.
Les mesures des isotopes de l’oxygène ont révélé qu’au moins environ 1 % en masse du régolithe contenait des matériaux provenant de météorites riches en carbone qui étaient partiellement vaporisées lorsqu’elles frappaient la Lune.
L’utilisation des propriétés connues de ces météorites a permis aux chercheurs de calculer la quantité d’eau qui aurait été transportée à l’intérieur.
« Le régolithe lunaire est l’un des rares endroits où nous pouvons encore interpréter un enregistrement intégré dans le temps de ce qui a frappé le voisinage de la Terre pendant des milliards d’années », a déclaré le Dr Gargano.
« L’empreinte digitale des isotopes de l’oxygène nous permet d’extraire un signal d’impacteur d’un mélange qui a été fondu, vaporisé et retravaillé d’innombrables fois. »
Les résultats ont des implications pour notre compréhension des sources d’eau sur Terre et sur la Lune.
Lorsqu’elle est multipliée par environ 20 pour tenir compte du taux d’impacts beaucoup plus élevé sur Terre, l’eau cumulée présentée dans le modèle ne représente qu’un petit pourcentage de l’eau des océans de la Terre.
Cela rend difficile de concilier l’hypothèse selon laquelle la livraison tardive de météorites riches en eau était la principale source d’eau sur Terre.
« Nos résultats ne disent pas que les météorites n’ont pas fourni d’eau », a déclaré le Dr Justin Simon, planétologue à la division scientifique de recherche et d’exploration des astromatériaux de la NASA Johnson.
« Ils disent que les enregistrements à long terme de la Lune font qu’il est très difficile pour les livraisons tardives de météorites de devenir la source dominante des océans de la Terre. »
Pour la Lune, la livraison implicite depuis environ 4 milliards d’années est infime à l’échelle Terre-océan mais n’est pas insignifiante pour la Lune.
L’inventaire d’eau accessible de la Lune est concentré dans de petites régions constamment ombragées aux pôles nord et sud.
Ce sont quelques-uns des endroits les plus froids du système solaire et introduisent des opportunités uniques de découverte scientifique et des ressources potentielles pour l’exploration lunaire lorsque la NASA fera atterrir des astronautes sur la Lune via Artemis III et au-delà.
Les échantillons analysés pour cette étude provenaient de parties de la Lune proches de l’équateur, du côté de la Lune faisant face à la Terre, où les six missions Apollo ont atterri.
Les roches et la poussière collectées il y a plus de 50 ans continuent de révéler de nouvelles informations, mais sont limitées à une petite partie de la Lune.
Les échantillons livrés via Artemis ouvriront la porte à une nouvelle génération de découvertes pour les décennies à venir.
« Je fais partie de la prochaine génération de scientifiques d’Apollo – des gens qui n’ont pas effectué les missions, mais qui ont été formés sur les échantillons et les questions rendues possibles par Apollo », a déclaré le Dr Gargano.
« La valeur de la Lune est qu’elle nous donne la vérité terrain : un matériau physique réel que nous pouvons mesurer en laboratoire et utiliser pour ancrer ce que nous déduisons des données orbitales et des télescopes. »
« J’ai hâte de voir ce que les échantillons d’Artemis ont à nous apprendre, ainsi qu’à la prochaine génération, sur notre place dans le système solaire. »
L’étude paraît dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
