La majeure partie de l’eau de la Lune est piégée dans son intérieur profond, pas aux pôles
Image à la une : L’astronaute-géologue Harrison Schmitt près d’un bloc rocheux fracturé à la station 6 d’Apollo 17, Taurus-Littrow ; crédit : NASA
Pendant des décennies après Apollo, la Lune était décrite comme totalement sèche, un monde anhydre où l’eau n’existait, si elle existait, qu’à l’état de traces. Cette vision a commencé à s’effriter en 2009, lorsque la mission LCROSS de la NASA a détecté de la glace d’eau dans les cratères polaires en permanence à l’ombre. Mais la véritable histoire, disent aujourd’hui les planétologues, se cache bien plus profondément.
La grande majorité de l’eau de la Lune ne se trouve pas sous forme de glace accessible aux pôles. Elle est chimiquement liée à l’intérieur des minéraux, sous forme d’hydroxyde (OH), piégée dans l’intérieur lunaire profond. Les dépôts de glace polaire, bien que potentiellement précieux pour les futures missions habitées, ne représentent qu’une petite fraction du bilan hydrique total de la Lune.
« Il a toujours été un peu étrange que les échantillons d’Apollo aient semblé si secs », a déclaré Neil Bowles, professeur de sciences planétaires à l’Université d’Oxford, à Universe Today.
De la sécheresse absolue à la richesse en hydroxyde
Le programme Apollo a rapporté plus de 380 kilogrammes de roches et de sol lunaires, et pendant 40 ans, toutes les analyses aboutissaient à la même conclusion : la Lune était essentiellement dépourvue d’eau. Les premières fissures dans ce dogme sont apparues entre 2008 et 2010, lorsque des instruments de haute précision ont détecté de l’hydroxyle (OH) dans les échantillons d’Apollo, piégé à l’intérieur d’un minéral appelé apatite.
L’apatite, un minéral phosphate de calcium, est la seule phase minérale hydratée significative trouvée dans les roches lunaires. Sa structure cristalline, de quelques centaines de microns seulement, piège les molécules d’eau sous une forme qui résiste au vide lunaire et aux températures extrêmes. Des études ultérieures ont confirmé que des centaines à des milliers de parties par million d’eau (sous forme d’hydroxyle) sont présentes dans l’apatite lunaire de multiples types d’échantillons, suggérant que l’eau pourrait être omniprésente dans l’intérieur lunaire.
La source de cette eau reste débattue. L’hypothèse dominante soutient que l’eau a été accrétée lors de la formation de la Lune, il y a environ 4,5 milliards d’années, après qu’un impacteur de la taille de Mars a frappé la Terre et que la Lune s’est formée à partir du disque de débris résultant. Un scénario alternatif suggère que l’eau a été apportée plus tard par des astéroïdes chondritiques carbonés, dont l’empreinte isotopique correspond aux échantillons d’eau lunaire.
La question de la glace polaire
La glace d’eau dans les cratères polaires en permanence à l’ombre (CPPO) est l’aspect qui passionne les futurs colons lunaires et les entrepreneurs d’exploitation minière. LCROSS a confirmé sa présence en 2009, et les missions ultérieures ont cartographié sa distribution. Mais la quantité totale reste incertaine, et son extraction présente de sérieux défis techniques.
« Cela nous dirait comment elle y a été apportée et préserverait un registre de ce processus d’apport dans le système solaire », a déclaré Bowles à propos de l’extraction de l’eau polaire.
Une occasion perdue : Lunar Trailblazer
La mission Lunar Trailblazer de la NASA, lancée en février 2025, était conçue pour répondre aux grandes questions sur l’eau lunaire : sa forme, son abondance et sa distribution à travers le paysage. Le vaisseau transportait deux instruments, dont le Lunar Thermal Mapper (LTM) fourni par l’Université d’Oxford et financé par l’Agence spatiale britannique, Bowles étant le scientifique responsable de l’instrument.
La mission de deux ans a échoué peu après le lancement en raison d’une erreur de configuration humaine après la séparation du vaisseau de son lanceur. Le vaisseau a été perdu avant de pouvoir commencer son relevé.
Un instrument LTM de rechange se trouve dans un laboratoire souterrain à Oxford. Bowles espère qu’il volera à bord d’une future mission de la NASA appelée UCIS, l’Ultra-Compact Imaging Spectrometer for the Moon.
Pourquoi c’est important
Comprendre le bilan hydrique de la Lune n’est pas qu’une simple curiosité scientifique. Cela a des implications directes pour le programme Artemis et toute présence humaine à long terme sur la surface lunaire. L’eau, c’est de l’eau potable, de l’oxygène respirable et du carburant pour fusée. Savoir où se trouve l’eau, quelle quantité existe et sous quelle forme chimique elle est stockée déterminera si les futures missions pourront vivre de la terre ou devront tout apporter de la Terre.
La réponse, pour l’instant, est complexe. La Lune a bien de l’eau, mais la majeure partie est piégée dans des roches à des centaines de kilomètres sous la surface, pas sous forme de glace attendant d’être ramassée. Les dépôts polaires restent la cible la plus accessible, mais ils ne représentent que la partie émergée d’un réservoir bien plus vaste et bien plus profond.
« Nous avons besoin de toutes les preuves possibles pour comprendre comment on aboutit à la Lune telle que nous la voyons aujourd’hui, mais aussi comment la Lune a influencé la Terre », a déclaré Bowles.
Traduit par Lydie