La face cachée de la lune a une certaine mystique à ce sujet. Il est éternellement hors de vue, ne faisant jamais face à la Terre, ce qui lui a valu un surnom trompeur de « côté obscur », comme si la lumière du soleil n’atteignait jamais sa surface (c’est le cas). C’est la section de la lune que nous ne verrons jamais par nous-mêmes, à moins de sauter dans un vaisseau spatial et de voler là-bas.
Mais les parties vraiment mystérieuses de la lune ne sont pas de l’autre côté. Ils sont aux pôles, où le soleil plane toujours près de l’horizon. Les conditions d’éclairage créent des circonstances particulières : des centaines de cratères aux pôles nord et sud ne reçoivent jamais, jamais la lumière directe du soleil, et ne ressentent donc jamais la chaleur de notre étoile. Ce sont, dans le langage de l’astronomie, des régions ombragées en permanence, et elles le sont, sombres et glaciales, depuis des milliards d’années. Les astronautes ont expérimenté de près la surface poudreuse de la lune et les sondes spatiales ont cartographié presque chaque parcelle du terrain d’en haut, mais aucune n’a scruté les profondeurs de ces cratères d’un noir absolu. Avec les bons outils, espèrent les astronomes, ils pourront jeter un coup d’œil à l’intérieur et trouver quelque chose de spectaculaire : de l’eau.
Pas d’eau qui coule, bien sûr – ce n’est pas possible sur la surface lunaire – mais des cristaux de glace. Les scientifiques pensent que l’eau s’est cachée sur la lune pendant des siècles, délivrée au début de son histoire par des comètes et des astéroïdes. (On pense que le même processus a aspergé notre propre planète d’eau.) Le bombardement aurait dispersé des particules de glace sur la surface, et les particules exposées au soleil n’auraient pas duré. Mais tous les morceaux de glace qui auraient pu tomber dans des régions ombragées en permanence auraient été laissés intacts, scintillant dans leur environnement glacial depuis. L’environnement est parfait; certaines taches sans soleil sont plus froides que Pluton, explique Prasun Mahanti, chercheur dans l’État de l’Arizona.
Les scientifiques et les ingénieurs ont sondé des régions ombragées en permanence avec plusieurs missions spatiales au fil des ans, m’a dit Parvathy Prem, scientifique planétaire au Johns Hopkins Applied Physics Laboratory qui étudie la lune. Ils ont fait rebondir des ondes radar sur la surface pour discerner si le paysage caché était fait de matériau glacé ou rocheux. Ils ont fait la même chose avec des lasers, pour avoir une idée de la topographie cachée. En 2009, un vaisseau spatial a tiré un projectile dans le pôle sud de la lune, puis a détecté, dans le panache résultant de matériaux excavés, la signature distincte de H20.
Mais aucune mission n’avait ciblé des régions ombragées en permanence avec un photographe comme ShadowCam, un nouvel appareil photo de la NASA qui a commencé à orbiter autour de la lune en décembre, à bord d’un vaisseau spatial coréen. Chaque jour, Mariah Heck, assistante analyste de recherche à l’Arizona State University, programme la bien nommée ShadowCam pour capturer ces endroits sans soleil. Dans les années à venir, l’équipe de l’ASU prévoit de photographier toutes les régions ombragées en permanence connues sur la lune, révélant leurs intérieurs pour la première fois. L’instrument a déjà fourni un aperçu à l’intérieur d’un cratère près du pôle sud de la lune, qui comprenait un petit sillon curieux et jusque-là inconnu dans le sol autrement lisse – le chemin d’un rocher qui avait dévalé la pente. C’est le genre d’image que même les non-astronomes peuvent immédiatement apprécier. « Il est puissant de voir enfin des régions ombragées en permanence à la longueur d’onde à laquelle nos yeux sont sensibles », a déclaré Prem.
Comment illuminer un trou noir sur la lune ? Pas en suspendant une lampe de poche à un vaisseau spatial, comme je l’avais d’abord imaginé. Comme d’autres caméras qui ont documenté la surface lunaire, ShadowCam s’appuie sur la lumière du soleil réfléchie par les caractéristiques du paysage, telles que les parois des cratères. « C’est comme si vous vous teniez à l’ombre d’un arbre, mais vous pouvez toujours voir ce qu’il y a sur le sol à cause de toute la lumière qui se reflète sur les choses autour de vous », m’a dit Heck. ShadowCam est plus de 200 fois plus sensible que ses prédécesseurs, ce qui signifie qu’il est préférable de se prélasser dans une lumière ambiante faible pour révéler des détails masqués dans l’obscurité. « Nous voyons la lune d’une manière que personne n’a jamais vue la lune auparavant », ont-ils déclaré.
Les scientifiques ne s’attendaient pas à repérer des signes de glace d’eau lors de la première séance photo de ShadowCam, qui couvrait une région qui n’est pas assez froide pour la supporter. Mais il reste de nombreux endroits à vérifier. Prem dit que les scientifiques font des expériences en laboratoire sur Terre pour déterminer la quantité de glace d’eau qui doit être présente dans le sol lunaire pour être visible depuis l’espace. « Les quantités de glace que nous sommes susceptibles de voir à la surface à la lumière visible sont probablement très faibles », a-t-elle déclaré – pas de patinoires – mais « s’il y a suffisamment de glace, nous devrions pouvoir la voir .” La caméra peut même détecter des signes d’autres types de glace, tels que l’azote, l’ammoniac et le méthane. Ou cela pourrait révéler qu’il n’y a pas de glace d’eau du tout. Les scientifiques espèrent que ce n’est pas le cas, mais « c’est toujours une possibilité », a déclaré Mahanti, chercheur principal adjoint de ShadowCam. « On ne sait vraiment pas à quoi s’attendre. »
La NASA tient à se rapprocher bientôt des régions ombragées en permanence. L’agence prévoit d’envoyer au pôle sud un nouveau rover lunaire l’année prochaine et une nouvelle génération d’astronautes marchant sur la lune plus tard dans la décennie, dans le cadre du programme moderne Artemis, le successeur d’Apollo. Les astronautes d’Apollo ont atterri sur des sites le long de l’équateur tacheté de soleil de la lune, qui ont été jugés plus faciles et plus sûrs pour leurs courtes missions. Mais la prochaine génération d’astronautes arrivera au pôle sud. Et s’ils peuvent mettre leurs mains gantées sur de la glace d’eau, les gens pourraient éventuellement retourner sur la surface lunaire avec une technologie conçue pour extraire son oxygène et son hydrogène pour les utiliser dans des systèmes de survie et même du carburant, ce qui nous permettrait de nous installer sur le lune pendant des semaines ou des mois à la fois.
La perspective d’exploiter l’eau de la lune est encore plus proche de la science-fiction que de la réalité. Pour l’instant, des missions comme ShadowCam continueront d’explorer de loin, ajoutant de la texture aux rêveries des scientifiques sur les ombres les plus mystérieuses de la lune. Pour Prem, l’idée de les illuminer semble enfin presque transcendante, comme si nous étions impatients de vivre quelque chose qui n’était pas censé être illuminé. « Il semble qu’il y ait quelque chose de sacré dans un endroit qui a été sombre et froid et invisible pour les yeux humains pendant des milliards d’années », a-t-elle déclaré.