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Qu’est-ce que la Régolithe lunaire ?

Qu’est-ce que la Régolithe lunaire ?

Lorsque vous marchez sur un sol mou, remarquez-vous à quel point vos pieds laissent des empreintes ? Vous avez peut-être suivi la trace d’une partie de la terre meuble de votre cour jusqu’à la maison à l’occasion ? Si vous « ramassiez » certaines de ces traces – ce que nous appelons de la saleté ou de la terre – et que vous les examiniez sous un microscope, que verriez-vous ?

Essentiellement, vous verriez les composantes de ce qu’on appelle le régolithe, qui est une collection de particules de poussière, de terre, de roches brisées et d’autres matériaux que l’on trouve sur Terre. Mais il est intéressant de noter que ce même matériel de base se retrouve également dans d’autres environnements terrestres, notamment la Lune, Mars, d’autres planètes et même des astéroïdes.

Définition :
Le terme régolithe désigne toute couche de matériau recouvrant une roche solide, qui peut se présenter sous forme de poussière, de sol ou de roche brisée. Le mot est dérivé de la combinaison de deux mots grecs – rhegos (qui signifie « couverture ») et lithos (qui signifie « roche).

La Terre :

Sur Terre, le régolithe se présente sous la forme de saleté, de sol, de sable et d’autres composants qui se forment à la suite de l’altération naturelle et des processus biologiques. En raison d’une combinaison d’érosion, de dépôts alluviaux (c.-à-d. des dépôts d’eau en mouvement qui déposent du sable), d’éruptions volcaniques ou d’activité tectonique, le matériau est lentement broyé et déposé sur un substrat rocheux solide.

le craton central de Yilgarn, en Australie-Occidentale.
Photo du mont Magnet dans le craton Central Yilgarn en Australie occidentale, qui date de l’ère précambrienne. Crédit : geomorphologie.revues.org

Il peut être composé d’argiles, de silicates, de minéraux divers, d’eaux souterraines et de molécules organiques. Le régolithe sur Terre peut varier d’être essentiellement absent à des centaines de mètres d’épaisseur. Il peut aussi être très jeune (sous forme de cendres, d’alluvions ou de lave qui vient d’être déposée) à des centaines de millions d’années (des régolites datant de l’âge précambrien se rencontrent dans certaines régions d’Australie).

Sur Terre, la présence de régolithe est l’un des facteurs importants pour la plupart des êtres vivants, car peu de plantes peuvent pousser sur ou dans la roche solide et les animaux seraient incapables de creuser ou de construire un abri sans matériaux meubles. Le régolithe est également important pour les êtres humains puisqu’il a été utilisé depuis l’aube de la civilisation (sous forme de briques de boue, de béton et de céramique) pour construire des maisons, des routes et autres ouvrages de génie civil.

La différence de terminologie entre « sol » (terre, boue, etc.) et « sable » est la présence de matières organiques. Dans le premier cas, il existe en abondance, et c’est ce qui sépare le régolithe sur Terre de la plupart des autres environnements terrestres de notre système solaire.

La Lune :

La surface de la Lune est recouverte d’une fine matière poudreuse que les scientifiques appellent « régolithe lunaire ». Presque toute la surface lunaire est recouverte de régolithe, et le substrat rocheux n’est visible que sur les parois de cratères très raides.


La Terre vue de la Lune par le vaisseau spatial Apollo 11, à travers une mer de sol lunaire. Crédit : NASA

Le régolithe de la Lune s’est formé sur des milliards d’années par les impacts constants de météorites à la surface de la Lune. Les scientifiques estiment que le régolithe lunaire s’étend jusqu’à 4-5 mètres en certains endroits, et même jusqu’à 15 mètres de profondeur dans les anciennes régions montagneuses.

Lorsque les plans ont été élaborés pour les missions Apollo, certains scientifiques craignaient que le régolithe lunaire ne soit trop léger et poudreux pour supporter le poids de l’alunisseur. Au lieu d’atterrir à la surface, ils craignaient que l’atterrisseur ne s’y enfonce comme un banc de neige.

Cependant, les atterrissages effectués par un engin spatial robotisé Surveyor ont montré que le sol lunaire était assez ferme pour supporter un engin spatial, et les astronautes ont expliqué plus tard que la surface de la Lune semblait très ferme sous leurs pieds. Lors des atterrissages d’Apollo, les astronautes ont souvent jugé nécessaire d’utiliser un marteau pour y enfoncer un outil de carottage.

Une fois que les astronautes ont atteint la surface, ils ont signalé que la poussière de la lune fine s’était collée à leur combinaison spatiale et avait ensuite épousseté l’intérieur de l’atterrisseur lunaire. Les astronautes ont aussi prétendu qu’il leur est entré dans les yeux, ce qui les a rendus rouges, et pire encore, qu’il est entré dans leurs poumons, ce qui leur a fait tousser. La poussière lunaire est très abrasive et a été reconnue pour sa capacité à user les combinaisons spatiales et les appareils électroniques.

Alan Bean prélève un échantillon de régolithe lunaire pendant la mission Apollo 12. Crédit : NASA

La raison en est que le régolithe lunaire est tranchant et dentelé. Cela est dû au fait qu’il n’y a pas d’atmosphère ou d’eau courante sur la Lune, et donc pas de processus naturel de vieillissement. Lorsque les micrométéorites ont frappé la surface et créé toutes les particules, il n’y avait aucun processus d’usure de ses arêtes vives.

Le terme sol lunaire est souvent utilisé de façon interchangeable avec « régolithe lunaire », mais certains ont soutenu que le terme « sol » n’est pas correct parce qu’il est défini comme ayant un contenu organique. Cependant, l’usage courant chez les scientifiques lunaires tend à ignorer cette distinction. La  » poussière lunaire  » est également utilisée, mais surtout pour désigner des matériaux encore plus fins que le sol lunaire.

Alors que la NASA travaille sur des plans visant à renvoyer les humains sur la Lune dans les années à venir, les chercheurs s’efforcent d’apprendre les meilleures façons de travailler avec le régolithe lunaire. Les futurs colons pourraient extraire des minéraux, de l’eau et même de l’oxygène du sol lunaire et l’utiliser pour fabriquer des bases.

Mars :

Les atterrisseurs et les rovers qui ont été envoyés sur Mars par la NASA, les Russes et l’ESA ont rendu de nombreuses photographies intéressantes, montrant un paysage couvert de vastes étendues de sable et de poussière, ainsi que de roches et de rochers.

Un scoop réussi du régolithe martien réalisé par l’atterrisseur Phoenix de la NASA. Crédit : NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Max Planck Institute

Comparée au régolithe lunaire, la poussière de Mars est très fine et reste suffisamment en suspension dans l’atmosphère pour donner au ciel une teinte rougeâtre. La poussière est parfois ramassée lors de vastes tempêtes de poussière à l’échelle planétaire, qui sont assez lentes en raison de la très faible densité de l’atmosphère.

La raison pour laquelle le régolithe martien est beaucoup plus fin que celui que l’on trouve sur la Lune est attribuée aux cours d’eau et aux vallées fluviales qui recouvraient autrefois sa surface. Les chercheurs de Mars étudient actuellement si le régolithe martien est toujours en train d’être façonné à l’époque actuelle.

On pense que de grandes quantités d’eau et de glace de dioxyde de carbone restent gelées dans le régolithe, ce qui serait utile si et quand des missions habitées (et même des efforts de colonisation) auront lieu dans les décennies à venir.

La lune de Mars, Deimos est également recouverte d’une couche de régolithe dont l’épaisseur est estimée à 50 mètres. Les images fournies par l’orbiteur Viking 2 ont confirmé sa présence à une hauteur de 30 km (19 milles) au-dessus de la surface de la lune.

Astéroïdes et système solaire externe :

La seule autre planète de notre système solaire connue pour avoir un régolithe est Titan, la plus grande lune de Saturne. La surface est connue pour ses vastes champs de dunes, bien que l’origine précise de celles-ci ne soit pas connue. Certains scientifiques ont suggéré qu’il pourrait s’agir de petits fragments de glace d’eau érodés par le méthane liquide de Titan, ou peut-être de matières organiques particulaires qui se sont formées dans l’atmosphère de Titan et ont plu à la surface.

Une autre possibilité est qu’une série d’inversions puissantes de vent, qui se produisent deux fois au cours d’une même année de Saturne (30 années terrestres), sont responsables de la formation de ces dunes, qui mesurent plusieurs centaines de mètres de haut et s’étendent sur des centaines de kilomètres. Actuellement, les géoscientifiques ne sont pas encore certains de la composition du régolithe de Titan.

Les données fournies par le pénétromètre de la sonde Huygens indiquent que la surface peut être argileuse, mais l’analyse à long terme des données suggère qu’elle pourrait être composée de grains de type sable. Les images prises par la sonde à l’atterrissage à la surface de la lune montrent une plaine plate recouverte de cailloux arrondis, qui peuvent être constitués de glace d’eau, et suggèrent l’action des fluides en mouvement sur eux.

Des astéroïdes ont également été observés avec des régolithes à leur surface. Elles sont le résultat d’impacts de météorites qui ont eu lieu pendant des millions d’années, pulvérisant leurs surfaces et créant de la poussière et de minuscules particules qui sont transportées dans les cratères.

Image en fausses couleurs du cratère de surface de 5,3 kilomètres (3,3 milles) d’Eros, montrant un régolithe à l’intérieur. Source : NASA/JPL/JHUAPL

Le vaisseau spatial NEAR Shoemaker de la NASA a produit des preuves de régolithe à la surface de l’astéroïde 433 Eros, qui demeure les meilleures images de régolithe d’astéroïde à ce jour. La mission Hayabusa de l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA), qui a retourné des images claires d’un régolithe sur un astéroïde que l’on croyait trop petit pour s’y maintenir, a fourni des preuves supplémentaires.

Les images fournies par les caméras optiques, spectroscopiques et infrarouges du système d’imagerie à distance OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) à bord du satellite Rosetta ont confirmé que l’astéroïde 21 Lutetia possède une couche de régolite près de son pôle nord, qui s’est formée lors de glissements de terrain importants associés aux variations de l’albédo des périodes astéroides.

Pour le décomposer succinctement, partout où il y a de la roche, il est probable qu’il y ait du régolithe. Qu’elle soit le produit du vent ou de l’eau courante, ou de la présence de météores affectant la surface, la bonne vieille « saleté » peut être trouvée à peu près partout dans notre système solaire ; et très probablement, dans l’univers au-delà….

Nous avons fait plusieurs articles sur le régolithe de la Lune sur Universe Today. Voici un moyen pour les astronautes d’extraire l’eau du régolithe lunaire à l’aide d’appareils de cuisine simples et un article sur les recherches de la NASA pour trouver une pelleteuse lunaire.

Vous pouvez écouter un podcast très intéressant sur la formation de la Lune de Astronomy Cast, Episode 17 : Where Did the Moon Come From ?

Via UniverseToday

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