Le mois dernier, la Chine a incité d'autres joueurs à explorer activement la lune avec sa mission de livrer des échantillons de roches lunaires. Au moins huit vaisseaux spatiaux de pays comme la Russie, l'Inde, la Chine, le Japon et les États-Unis devraient atterrir sur la surface lunaire au cours des trois prochaines années.
Pour la toute première fois, l'exploration de la lune explorera certaines des régions de la lune les plus intrigantes mais les plus sensibles du point de vue scientifique, celles des pôles. Les scientifiques s'intéressent à l'eau gelée dans les cratères ombragés. Mais ils craignent également que l'augmentation du trafic de marchandises et de passagers vers la Lune n'entraîne une contamination de la glace elle-même.
La glace est importante pour les scientifiques pour diverses raisons. Certains veulent analyser des échantillons purs pour savoir comment et quand la Terre et la Lune ont accumulé de l'eau il y a des milliards d'années. D'autres veulent exploiter la glace pour alimenter les fusées sur les futures bases lunaires.
Les chercheurs font face à des choix difficiles. Devriez-vous commencer à creuser tout de suite pour déterminer les processus par lesquels vous pouvez extraire la glace et la transformer en carburant? Ou agir lentement pour préserver les données scientifiques encodées dans la glace? «À l'heure actuelle, nous avons des scientifiques qui disent que nous ne pouvons même pas nous en approcher parce que nous allons le détruire», déclare Clive Neal, géologue à l'Université de Notre-Dame dans l'Indiana. "D'autres disent que nous en avons besoin, alors nous allons simplement le faire."
Ces contradictions doivent être résolues rapidement, d'autant plus que la NASA prévoit d'envoyer une série de missions au pôle Sud, en commençant par des appareils d'atterrissage robotiques en 2022 et en terminant par l'envoi de personnes sur la lune pour la première fois depuis 1972.
Un rapport de l'influent Académie nationale américaine des sciences, de l'ingénierie et de la médecine (NASEM) affirme que les agences spatiales doivent donner la priorité à ce qu'elles veulent des pôles lunaires afin de les explorer efficacement. Le Comité international de recherche spatiale (COSPAR) évalue également la situation et décidera dans les mois à venir s'il y a lieu de publier de nouvelles orientations pour les engins spatiaux se rendant sur la Lune. La NASA attend la décision du COSPAR et mettra probablement à jour ses propres règles pour visiter la lune.
Alors que l'exploration de la lune s'accélère, "nous ne devons pas nuire à la recherche scientifique future", déclare Lisa Pratt, officier de défense planétaire de la NASA. La question est: "comment le faire correctement?"
Pas un seul vaisseau spatial n'a jamais visité les pôles de la lune. La seule mission qui a tenté de s'y rendre était l'atterrisseur indien Vikram, qui s'est écrasé à environ 600 kilomètres du pôle Sud en 2019. La Chine prévoit de lancer la mission Chang'e-6, qui se rendra au pôle sud de la Lune, collectera de la terre avec de la glace et les livrera sur Terre en 2023. Cet appareil est le successeur de Chang'e-5, qui a réussi à collecter des échantillons de roches aux latitudes moyennes de la lune en décembre dernier. Le Japon et l'Inde envisagent également de lancer des robots vers le pôle Sud, tout comme la Russie et l'Europe.
Et puis il y a la NASA. Sous le président Donald Trump, l'agence préparait une série de missions orientées pôles vers la lune. Selon les plans actuels, la NASA enverra deux atterrisseurs automatisés au pôle Sud en 2022 et un rover robotique appelé VIPER en 2023. Il devra forer le sol lunaire à une profondeur d'un mètre. Puis un an plus tard, il est prévu d'envoyer des personnes qui commenceront à explorer les cratères de glace. L'une des tâches consiste à collecter la glace et à l'envoyer à un laboratoire sur Terre pour étude, selon un rapport de la NASA publié le mois dernier.
La possibilité d'une contamination par la glace lunaire est un problème auquel personne ne pensait il y a environ cinq décennies, lorsque les astronautes d'Apollo sont devenus les premiers à poser le pied sur la surface lunaire. À cette époque, les scientifiques pensaient que la lune était complètement sèche. Ce n'est qu'au cours de la dernière décennie que l'on sait que l'eau est présente dans de nombreux endroits, y compris dans les cratères polaires ombragés. Les scientifiques ont même trouvé de l'eau minérale dans au moins un endroit ensoleillé de la lune.
Toute cette eau aurait pu atteindre la lune grâce aux astéroïdes, aux comètes ou au vent solaire bombardant sa surface. Une partie aurait pu rester après des éruptions volcaniques qui l'ont ramené à la surface du plus profond de l'intérieur. Quelle que soit la source de l'eau lunaire, elle contient des informations scientifiques importantes.
La glace dans les cratères aux pôles de la lune, dépourvue de lumière du soleil, s'accumule depuis des milliards d'années. Si tel est le cas, il contient un enregistrement non seulement des débuts de l'histoire de la Lune, mais aussi de l'histoire de la Terre. La lune s'est probablement formée lorsqu'un objet géant s'est écrasé sur la Terre nouveau-née il y a environ 4,5 milliards d'années, arrachant d'énormes morceaux qui ont fusionné avec la lune et ont étroitement lié leurs histoires. Sur Terre, l'activité géologique, y compris la tectonique des plaques, a effacé une grande partie des débuts de l'histoire de la planète. Mais la Lune n'a pas une telle activité, c'est donc un excellent sujet d'étude.
«L'histoire de l'eau lunaire fournira de nombreux indices sur le développement du système solaire», déclare Ariel Deutsch, spécialiste des planètes au centre de recherche Ames de la NASA à Moffett Field, en Californie.
Conscients de l'importance de la glace lunaire, de nombreux chercheurs hésitent à l'étudier. En particulier, certains d'entre eux envisagent la possibilité d'une contamination par la glace par les gaz d'échappement des fusées.
Parvati Prem, spécialiste des planètes au laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins à Lorel, Maryland, et ses collègues ont récemment simulé l'atterrissage d'un module de taille moyenne autour de 70 ° S - à plusieurs centaines de kilomètres des cratères de glace du pôle Sud. Les simulations ont montré que même si la fusée descendait à une poussée minimale du jet, de l'eau serait pulvérisée par les moteurs, qui finirait par se répandre sur toute la lune. Même après 2 jours lunaires - 2 mois terrestres - environ 30 à 40% de l'eau importée restera sur la surface lunaire. «La principale chose à retenir est que la vapeur d'eau se répand en effet partout», dit Prem. Ainsi, la glace polaire de la lune a déjà été contaminée par les missions d'exploration passées.
Le groupe international COSPAR a interrogé des centaines de scientifiques planétaires à quel point ils craignaient que l'exploration lunaire n'interfère avec la science aux pôles. Plus de 70% des répondants à l'enquête 2020 se disent préoccupés par le fait que la pollution pourrait mettre en péril les données scientifiques stockées dans la glace de la lune, explique Gerhard Kminek, responsable de la protection planétaire de l'Agence spatiale européenne à Noordwijk, aux Pays-Bas.
Dans un document officiel présenté par la NASA, 19 scientifiques, dont Prem et Deutsch, proposent d'envoyer une mission appelée "Origins-first" dans un cratère ombragé à l'un des pôles de la Lune. L'objectif est de collecter suffisamment d'échantillons de glace immaculée avant que l'exploration de la lune ne commence. La mission montrera à quel point les preuves scientifiques sur la glace sont précieuses et si l'exploitation minière doit être retardée, dit Esther Beltran, scientifique à l'Université de Floride centrale à Orlando et co-auteur de l'article.
La NASA n'a actuellement aucun fonds alloué pour la mission Origins-first. Il continue de prévoir d'envoyer plusieurs engins spatiaux dans les régions polaires de la Lune. Mais l'agence est à l'écoute des scientifiques soucieux de bien faire les choses et qui ont l'intention de procéder avec prudence, déclare Pratt, un responsable de l'agence de protection planétaire. «Nous devons trouver un équilibre entre la volonté d'utiliser les ressources et le besoin de découvertes et de connaissances scientifiques», dit-elle.
Pendant ce temps, si COSPAR adopte les nouveaux principes de l'exploration lunaire, il est probable que la NASA et les agences spatiales d'autres pays le feront. Le leadership actuel de COSPAR oblige les pays à compiler une liste de tous les matériaux organiques tels que les composites de carbone, les peintures et les adhésifs qui seront à bord de l'engin lunaire. Avoir une telle liste aiderait à réduire les inquiétudes concernant la pollution future, a déclaré Kminek. Les scientifiques sauront quel type de matériel anthropique pénétrera dans l'environnement lunaire. Il sera peut-être proposé de dresser une liste des gaz qui peuvent être émis par les véhicules ou les systèmes de survie. «Les acteurs concernés, y compris l'agence spatiale chinoise et des sociétés commerciales telles que SpaceX et Blue Origin, se sont assis à la table avec COSPAR pour discuter de ces changements possibles», déclare Kminek.
Cependant, malgré le débat en cours, certains scientifiques ne sont pas trop préoccupés par la pollution. Neal et d'autres notent que la vapeur d'eau des gaz d'échappement des fusées ne se dépose qu'en couche mince sur la surface lunaire. Il ne faut pas beaucoup de travail pour atteindre la glace désirée. Le rapport NASEM note également qu'il y a peu de risque de contamination par la glace. Et Kevin Cannon, spécialiste des planètes à la Colorado School of Mines de Golden, estime qu'un peu de pollution est pleinement justifiée en sachant où et comment la glace est distribuée. Il a fait une carte des endroits où se trouvent les gisements les plus importants et les plus accessibles.
Plusieurs autres idées ont été proposées pour protéger la glace lunaire. Une proposition est de garder l'un des pôles de la Lune pour la science et d'ouvrir l'autre pour l'exploitation minière. Il est également proposé de désigner des zones d'exclusion pour certains cratères de glace. Il existe de nombreux cratères de ce type, allant de minuscules fosses plus petites qu'une main humaine à de grandes de 10 kilomètres de diamètre, et tous n'ont pas besoin d'être explorés, selon les scientifiques.
«La seule chose que nous devons faire est de nous assurer que nous sommes tournés vers l'avenir», déclare Prem. "Qui sait quel genre de science les gens voudront faire à l'avenir?"