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L'atmosphère de la Lune : l'ionosphère a une densité de plasma élevée  

LES SCIENCESASTRONOMIE ET ​​SCIENCE DE L'ESPACEL'atmosphère de la Lune : l'ionosphère a une densité de plasma élevée  

L'une des plus belles choses de la mère Terre est la présence d'une atmosphère. La vie sur Terre n'aurait pas été possible sans la nappe d'air animée qui embrasse complètement la Terre de partout. Dans la première phase de l'évolution de l'atmosphère à l'époque géologique, les réactions chimiques au sein de la croûte terrestre étaient la source critique de gaz. Cependant, avec l'évolution de la vie, les processus biochimiques associés à la vie ont pris le relais et maintiennent l'équilibre gazeux actuel. Grâce au flux de métaux en fusion à l'intérieur de la Terre qui donne naissance au champ magnétique terrestre responsable de la déviation de la plupart des vents solaires ionisants (flux continu de particules chargées électriquement, à savoir le plasma provenant de l'atmosphère solaire) loin de la Terre. La couche la plus élevée de l'atmosphère absorbe le rayonnement ionisant restant, devenant à son tour ionisé (d'où son nom d'ionosphère).  

La Lune, le satellite naturel de la Terre, a-t-elle une atmosphère ?  

La Lune n'a pas une atmosphère telle que nous la vivons sur Terre. Son champ gravitationnel est plus faible que celui de la Terre ; alors que la vitesse d'échappement à la surface de la Terre est d'environ 11.2 km/s (résistance de l'air ignorée), à ​​la surface de la Lune, elle n'est que de 2.4 km/s, ce qui est bien inférieur à la vitesse quadratique moyenne (RMS) des molécules d'hydrogène sur la Lune. En conséquence, la plupart des molécules d'hydrogène s'échappent dans l'espace et la Lune est incapable de retenir une nappe de gaz significative autour d'elle. Cependant, cela ne signifie pas que la Lune n'a pas d'atmosphère du tout. La Lune a une atmosphère mais elle est si mince qu'une condition de vide proche prévaut à la surface de la Lune. L'atmosphère de la Lune est extrêmement mince : environ 10 XNUMX milliards de fois plus mince que l'atmosphère terrestre. La densité de l'atmosphère de la Lune est égale à la densité des franges les plus externes de l'atmosphère terrestre1. C'est dans ce contexte que beaucoup soutiennent que la Lune n'a pas d'atmosphère.  

L'atmosphère lunaire est importante pour l'avenir de l'humanité. Il y a donc eu une série d'études au cours des 75 dernières années.  

La mission Appolo de la NASA a apporté des contributions importantes lorsqu'elle a détecté pour la première fois l'atmosphère lunaire4. L'expérience de composition atmosphérique lunaire (LACE) d'Apollo 17 a trouvé de petites quantités d'un certain nombre d'atomes et de molécules (y compris l'hélium, l'argon et éventuellement le néon, l'ammoniac, le méthane et le dioxyde de carbone) à la surface de la Lune1. Par la suite, des mesures au sol ont découvert des vapeurs de sodium et de potassium dans l'atmosphère de la Lune à l'aide de la spectroscopie de raie d'émission2. Il y avait aussi des rapports sur la découverte d'ions métalliques émanant de la Lune dans l'espace interplanétaire et H2De la glace dans la région polaire de la Lune3.  

Pour les derniers 3 Ga (1 Ga ou giga-an = 1 milliard d'années ou 109 années), l'atmosphère de la Lune est stable avec une exosphère de surface limite de faible densité (SBE). Avant cela, la Lune avait une atmosphère plus proéminente, quoique transitoire, en raison de l'activité volcanique importante sur la Lune.4.

Des études récemment publiées utilisant des mesures de l'orbiteur lunaire de l'ISRO révèlent que l'ionosphère de la Lune peut avoir une densité électronique très élevée. La densité électronique de la surface lunaire pourrait atteindre 1.2 × 105 par cm cube mais le vent solaire agit comme un puissant agent d'élimination balayant tout le plasma vers le milieu interplanétaire5. La découverte intéressante était cependant l'observation de la forte teneur en électrons dans la région de sillage (région des perturbations traînantes du vent solaire dans la direction anti-soleil). Elle était plus grande que dans la direction du jour compte tenu du fait que ni le rayonnement solaire ni le vent solaire n'interagissent directement avec les particules neutres disponibles dans cette région6. L'étude montre que les ions dominants dans la région de sillage sont Ar+, et Ne+ qui ont une durée de vie comparativement plus longue que les ions moléculaires (CO2+, et H2O+ ) qui dominent dans d'autres régions. En raison de leur durée de vie plus élevée, les Ar+ et Ne+ les ions survivent dans la région de sillage tandis que les ions moléculaires se recombinent et disparaissent. Une densité électronique élevée a également été trouvée près des régions polaires lunaires pendant les périodes de transition solaire5,6

La mission Artemis prévue par la NASA sur la Lune vise à installer le camp de base Artemis sur la surface lunaire et la passerelle en orbite lunaire. Cela aidera certainement une étude plus détaillée et directe de l'atmosphère lunaire7.  

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Références:  

  1. NASA 2013. Y a-t-il une atmosphère sur la Lune ? Disponible en ligne sur https://www.nasa.gov/mission_pages/LADEE/news/lunar-atmosphere.html#:~:text=Just%20as%20the%20discovery%20of,of%20Earth%2C%20Mars%20or%20Venus.  
  1. Potter AE et Morgan TH 1988. Découverte des vapeurs de sodium et de potassium dans l'atmosphère de la Lune. SCIENCE 5 août 1988 Vol 241, Numéro 4866 pp. 675-680. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 
  1. Stern SA 1999. L'atmosphère lunaire : Histoire, statut, problèmes actuels et contexte. Revues de géophysique. Première publication : 01er novembre 1999. Volume 37, numéro 4 novembre 1999. Pages 453-491. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 
  1. Needham DH et Kringab DA 2017. Le volcanisme lunaire a produit une atmosphère transitoire autour de l'ancienne Lune. Lettres sur les sciences de la Terre et des planètes. Volume 478, 15 novembre 2017, pages 175-178. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  
  1. Ambili KM et Choudhary RK 2021. La distribution tridimensionnelle des ions et des électrons dans l'ionosphère lunaire provient des réactions photochimiques. Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, volume 510, numéro 3, mars 2022, pages 3291–3300, DOI : https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  
  1. Tripathi KR, et al 2022. Une étude sur les traits caractéristiques de l'ionosphère lunaire à l'aide d'une expérience de radioscience à double fréquence (DFRS) à bord de l'orbiteur Chandrayaan-2. Avis mensuels de la Royal Astronomical Society : Lettres, volume 515, numéro 1, septembre 2022, pages L61 à L66, DOI : https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  
  1. NASA 2022. Mission Artémis. Disponible à https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Rédacteur en chef, Scientific European

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