Cratère d'obscurité éternelle

Un cratère d'obscurité éternelle est une dépression sur un corps du Système solaire à l'intérieur duquel se trouve un point qui est toujours dans l'obscurité. Un terme connexe est « régions ombragées en permanence » (en anglais : permanently shadowed regions)[1],[2]. En 2019, 324 régions ombragées en permanence sont connues sur la Lune[3].

Le cratère lunaire Erlanger (en) est l'un de ces cratères

De telles régions existent également sur Mercure[4] et Cérès[5].

Localisation

Un tel cratère doit être situé à haute latitude (près d'un pôle) et être sur un corps à très faible inclinaison axiale.

Sur la Lune, une ombre permanente peut exister à des latitudes aussi basses que 58° : environ 50 régions ombragées en permanence existent dans la plage de latitude 58° à 65° pour les deux hémisphères lunaires[6].

La superficie cumulée des régions lunaires ombragées en permanence est d'environ 31 000 km2, dont plus de la moitié[évasif] se trouve dans l'hémisphère sud[7].

Conditions à l'intérieur des cratères

Les cratères d'obscurité éternelle pourraient être avantageux pour l'exploration spatiale et la colonisation de l'espace, car ils préservent des sources de glace d'eau[8] qui peuvent être converties en eau potable, oxygène respirable et ergol[9]. Plusieurs de ces cratères présentent des signes de glace d'eau retenue à l'ombre, comme les cratères Rozhdestvenskiy[10] et Cabeus[11] sur la Lune et le cratère Juling sur Cérès[12].

Les cratères peuvent également contenir des concentrations exceptionnellement élevées d'hélium 3[13].

Une analyse de rentabilisation indique que l'extraction d'ergols dans les cratères pourrait devenir une entreprise commerciale rentable[14].

Le cratère lunaire Shackleton, tel qu'imagé par un radar terrestre du Goldstone Deep Space Communications Complex

Dans certains cas, des pics de lumière éternelle sont situés à proximité, ce qui pourrait être avantageux pour la production d'énergie solaire. Par exemple, il y a 2 pics près du cratère Shackleton qui sont illuminés pendant environ 94 % de temps d'une année lunaire[15].

Les zones ombragées en permanence ont une température de surface stable et basse. Sur la Lune, la température oscille quelque part autour de 50 kelvin voire en dessous[16]. Une autre estimation de températures est de 25 K à 70 K[17]. Les basses températures font des régions des emplacements désirables pour de futurs télescopes infrarouges[18],[9].

D'autre part, des simulations informatiques montrent que de puissantes tempêtes solaires peuvent charger le sol dans des zones ombragées en permanence près des pôles lunaires, et peuvent éventuellement produire des « étincelles » qui pourraient vaporiser et faire fondre le sol[19],[20].

Il existe d'autres défis uniques dans ces régions : un environnement sombre qui limite la capacité des rovers à percevoir l'environnement, un régolithe cryogénique qui pourrait être difficile à déplacer et des interruptions de communication[21].

Protection planétaire

En 2020, la NASA a attribué le statut de « lieu sensible » aux régions ombragées en permanence de la Lune pour éviter leur contamination[22].

Liste

Voici une liste incomplète de ces cratères :

Sur la Lune :

Sur Mercure :

Beaucoup de ces cratères existent également sur Cérès[5]. Un exemple est le cratère Juling, qui est dans une ombre presque permanente[25].

Missions de recherche

Passées

En 2009, Lunar Crater Observation and Sensing Satellite a envoyé un impacteur dans un cratère Cabeus, ce qui a permis de détecter de l'eau dans le matériau éjecté[11].

En 2012, le Lyman Alpha Mapping Project à bord de la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA a découvert que les régions ombragées en permanence ont une surface poreuse et poudreuse, ce qui indique la présence de glace d'eau[26].

En 2018, une analyse des résultats du Moon Mineralogy Mapper a confirmé l'existence de dépôts de glace d'eau dans les cratères et crevasses ombragés en permanence, avec plus d'abondance près du pôle sud[8].

Planifiées ou projetées

La mission proposée International Lunar Observatory (en) comporte un atterrissage près du cratère Malapert[27].

La sonde Lunar Flashlight devrait être lancée en 2021 en tant que charge utile secondaire pour la mission Artemis 1[28],[29].

Une caméra appelée ShadowCam est en cours de construction qui sera capable de prendre des images haute résolution des régions ombragées en permanence. C'est un instrument de la NASA qui volera à bord de Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO) en 2022[17].

Références
  1. https://lunar.gsfc.nasa.gov/images/lithos/LRO%20litho5-shadowedFinal.pdf
  2. « GMS: The Moon's Permanently Shadowed Regions », sur svs.gsfc.nasa.gov
  3. « Permanently Shadowed Regions - Lunar Reconnaissance Orbiter Camera », sur lroc.sese.asu.edu
  4. « Permanently shadowed, radar-bright regions on Mercury », sur The Planetary Society
  5. Norbert Schorghofer, Erwan Mazarico, Thomas Platz, Frank Preusker, Stefan E. Schröder, Carol A. Raymond et Christopher T. Russell, « The permanently shadowed regions of dwarf planet Ceres », Geophysical Research Letters, vol. 43, no 13,‎ , p. 6783–6789 (DOI 10.1002/2016GL069368)
  6. https://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC2012/EPSC2012-756.pdf
  7. Ian Crawford, « Lunar Resources: A Review », Progress in Physical Geography, vol. 39, no 2,‎ , p. 137–167 (DOI 10.1177/0309133314567585, Bibcode 2015PrPG...39..137C, arXiv 1410.6865)
  8. Mike Wall 21 August 2018, « Water Ice Confirmed on the Surface of the Moon for the 1st Time! », sur Space.com
  9. « SPACE.com -- The Moon's Malapert Mountain Seen As Ideal Site for Lunar Lab » (version du 13 février 2006 sur l'Internet Archive), sur www.space.com,
  10. Julie Mitchell, « Investigations of Water-Bearing Environments on the Moon and Mars », Université d'État de l'Arizona (thèse),‎ (Bibcode 2017PhDT.......229M)
  11. « LCROSS Mission Finds Water - Planetary News - The Planetary Society » (version du 22 janvier 2010 sur l'Internet Archive), sur www.planetary.org,
  12. Tony Greicius, « NASA Dawn Reveals Recent Changes in Ceres’ Surface », sur NASA,
  13. Cocks, F. H., « 3He in permanently shadowed lunar polar surfaces », Icarus, vol. 206, no 2,‎ , p. 778–779 (DOI 10.1016/j.icarus.2009.12.032, Bibcode 2010Icar..206..778C)
  14. George F. Sowers et Christopher B. Dreyer, « Ice Mining in Lunar Permanently Shadowed Regions », New Space, no 4,‎ , p. 235–244 (DOI 10.1089/space.2019.0002, lire en ligne)
  15. Bussey D. B. J., McGovern J. A., Spudis P. D., Neish C. D., Noda H., Ishihara Y., Sørensen S.-A., « Illumination conditions of the south pole of the Moon derived using Kaguya topography », Icarus, vol. 208, no 2,‎ , p. 558–564 (DOI 10.1016/j.icarus.2010.03.028, Bibcode 2010Icar..208..558B)
  16. « Eternal Darkness Near the North Pole - Lunar Reconnaissance Orbiter Camera », sur lroc.sese.asu.edu
  17. « Casting Light on Permanently Shadowed Regions - Lunar Reconnaissance Orbiter Camera », sur lroc.sese.asu.edu
  18. « Liquid Mirror Telescopes on the Moon - Science Mission Directorate », sur science.nasa.gov
  19. « Solar Storms Could Spark Soils at Moon's Poles », sur The Science Explorer
  20. (en) A. Jordan, T. Stubbs, J. Wilson, N. Schwadron, H. Spence et C. Joyce, « Deep dielectric charging of regolith within the Moon's permanently shadowed regions », Journal of Geophysical Research,‎ (DOI 10.1002/2014JE004648, lire en ligne)
  21. Loura Hall, « Roving in the Permanently Shadowed Regions of Planetary Bodies », sur NASA,
  22. https://www.businessinsider.in/science/space/news/nasa-new-rules-to-protect-mars-and-moon-from-earth-germs/articleshow/76906055.cms.
  23. A. B. Sanin, I. G. Mitrofanov, M. L. Litvak, A. Malakhov, W. V. Boynton, G. Chin, G. Droege, L. G. Evans, J. Garvin, D. V. Golovin, K. Harshman, T. P. McClanahan, M. I. Mokrousov, E. Mazarico, G. Milikh, G. Neumann, R. Sagdeev, D. E. Smith, R. D. Starr et M. T. Zuber, « Testing lunar permanently shadowed regions for water ice: LEND results from LRO », Journal of Geophysical Research: Planets, vol. 117,‎ , n/a (DOI 10.1029/2011JE003971, hdl 2060/20140005994 )
  24. « NASA - Eternal Darkness of Petronius Crater », sur www.nasa.gov
  25. « Juling Crater's Shadow », sur www.jpl.nasa.gov
  26. Clara Moskowitz 19 January 2012, « Shadows of the Moon Hide 'Fluffy' Dirt & Water Ice », sur Space.com
  27. « International Lunar Observatory to offer a new astrophysical perspective »,
  28. Mike Wall 09 October 2014, « NASA Is Studying How to Mine the Moon for Water », sur Space.com
  29. Eric Berger, « NASA’s large SLS rocket unlikely to fly before at least late 2021 », sur Ars Technica,

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes
  • Portail de la Lune
  • Portail de l’astronomie
Cet article est issu de Wikipedia. Le texte est sous licence Creative Commons - Attribution - Partage dans les Mêmes. Des conditions supplémentaires peuvent s'appliquer aux fichiers multimédias.