Les États-Unis explorent de nouvelles méthodes de détection de glace lunaire grâce à la microtomographie par rayons X synchrotron et à la modélisation sismique

Le 31 juillet, des chercheurs du Laboratoire national Lawrence Berkeley, en collaboration avec des scientifiques de l'Université du Maryland et de l'Université d'Hawaï, ont proposé une nouvelle méthode utilisant les ondes sismiques pour localiser les dépôts de glace souterrains sur la Lune. Les résultats ont été publiés dans la revue *Science Advances* et pourraient servir de référence pour l'interprétation des données de détection et la localisation des ressources en eau lors de futures missions d'atterrissage lunaire.

Cette étude porte sur la manière dont les matériaux souterrains lunaires répondent aux ondes sismiques. L'équipe de recherche a établi des modèles de calcul pour prédire le comportement des milieux souterrains lunaires de différentes compositions sous l'effet des ondes sismiques. Les résultats expérimentaux montrent des différences dans les réponses sismiques entre les roches contenant de la glace et les roches sèches, indiquant que les méthodes sismologiques ont le potentiel d'identifier les couches de glace enfouies sous le régolithe et les roches lunaires.

Pour obtenir des données plus proches de l'environnement lunaire, les chercheurs ont construit une chambre à vide cryogénique baptisée « Plateforme d'observation et de test de sublimation du régolithe gelé » (FROST), reliée à la ligne de faisceau de microtomographie par rayons X de la source de lumière avancée. Ce dispositif permet d'observer les modifications microscopiques des échantillons rocheux dans des conditions de basse température et de vide poussé, aidant les chercheurs à analyser la flexion, la déformation et les caractéristiques sismiques de régolithes lunaires simulés dans différents états de teneur en glace.

L'équipe de recherche a également combiné les données d'observation satellitaire pour simuler les emplacements potentiels des grands dépôts de glace lunaires et les mécanismes de leur stabilité à l'échelle des temps géologiques. Sur cette base, les scientifiques ont intégré les expériences de physique des roches à l'échelle microscopique, les modèles de distribution des couches de glace et les simulations sismiques pour former une méthode globale de prédiction de l'impact des couches de glace souterraines lunaires sur les ondes sismiques. Actuellement, ce modèle peut décrire les mouvements pertinents jusqu'à environ 800 mètres sous la surface lunaire.

Les chercheurs indiquent que le modèle devra encore être validé par des expériences in situ sur la Lune. Selon les informations disponibles, le rover polaire d'exploration des volatiles (VIPER), prévu pour la détection au pôle Sud lunaire, embarquera plusieurs instruments, notamment un foreur à percussion capable de générer des ondes sismiques et des capteurs mesurant la propagation des ondes à courte fréquence. Outre les instruments de détection de glace dans le premier mètre de régolithe, les méthodes sismiques pourraient aider les scientifiques à observer plus en profondeur les dépôts de glace dans les couches plus profondes du régolithe.

Les chercheurs estiment qu'avec l'extension des missions d'exploration lunaire habitées et robotiques, la localisation des ressources en eau deviendra une condition préalable importante pour les activités lunaires de longue durée. Ces travaux fournissent des hypothèses testables pour la conception d'expériences de détection sismique lunaire et ouvrent également de nouvelles voies technologiques pour la recherche future de glace lunaire à l'aide d'équipements embarqués sur des rovers ou portés par des astronautes.