Le 4 mars 2022, un propulseur de fusée isolé et usé percutera la surface de la lune à près de 6 000 mph (9 656 km/h). Une fois la poussière retombée, l'orbiteur de reconnaissance lunaire de la NASA se mettra en position pour obtenir une vue rapprochée du cratère fumant et, espérons-le, éclairera la physique mystérieuse des impacts planétaires.
En tant que planétologue qui étudie la lune , je considère cet impact imprévu comme une opportunité passionnante. La lune a été un témoin indéfectible de l'histoire du système solaire , sa surface fortement cratérisée enregistrant d'innombrables collisions au cours des 4 derniers milliards d'années. Cependant, les scientifiques ont rarement un aperçu des projectiles - généralement des astéroïdes ou des comètes - qui forment ces cratères . Sans connaître les spécificités de ce qui a créé un cratère, les scientifiques ne peuvent apprendre que peu de choses en en étudiant un.
Le prochain impact de fusée fournira une expérience fortuite qui pourrait révéler beaucoup de choses sur la façon dont les collisions naturelles frappent et récurent les surfaces planétaires. Une compréhension plus approfondie de la physique des impacts contribuera grandement à aider les chercheurs à interpréter le paysage aride de la lune ainsi que les effets des impacts sur la Terre et d'autres planètes.
Quand une fusée s'écrase sur la Lune
Il y a eu un débat sur l'identité exacte de l'objet tumbling actuellement sur une trajectoire de collision avec la lune. Les astronomes savent que l'objet est un propulseur d'étage supérieur rejeté par un lancement de satellite à haute altitude. Il mesure environ 40 pieds (12 mètres) de long et pèse près de 10 000 livres (4 500 kilogrammes). Les preuves suggèrent qu'il s'agit probablement soit d'une fusée SpaceX lancée en 2015 , soit d'une fusée chinoise lancée en 2014 , mais les deux parties en ont nié la propriété .
La fusée devrait s'écraser dans la vaste plaine aride du cratère géant Hertzsprung , juste au-dessus de l'horizon, de l'autre côté de la Lune par rapport à la Terre.
Un instant après que la fusée ait touché la surface lunaire, une onde de choc parcourra la longueur du projectile à plusieurs kilomètres par seconde. En quelques millisecondes, l' arrière de la coque de la fusée sera effacé avec des morceaux de métal explosant dans toutes les directions.
Une onde de choc jumelle se déplacera vers le bas dans la couche supérieure poudreuse de la surface de la Lune appelée le régolithe . La compression de l'impact chauffera la poussière et les roches et générera un éclair chauffé à blanc qui serait visible de l'espace s'il y avait un engin dans la région à ce moment-là. Un nuage de roche et de métal vaporisés s'étendra du point d'impact sous forme de poussière et de particules de la taille du sable projetées vers le ciel. Au cours de plusieurs minutes, le matériau éjecté retombera à la surface autour du cratère maintenant fumant. Pratiquement rien ne restera de la fusée malheureuse.
Si vous êtes un fan de l'espace, vous avez peut-être eu un déjà-vu en lisant cette description - la NASA a réalisé une expérience similaire en 2009 lorsqu'elle a intentionnellement écrasé le satellite d'observation et de détection du cratère lunaire , ou LCROSS, dans un cratère ombragé en permanence près du sud lunaire. pôle. Je faisais partie de la mission LCROSS , et ce fut un succès retentissant. En étudiant la composition du panache de poussière soulevé dans la lumière du soleil, les scientifiques ont pu trouver des signes de quelques centaines de livres de glace d'eau qui avaient été libérées de la surface de la lune par l'impact. C'était un élément de preuve crucial pour soutenir l'idée que pendant des milliards d'années, les comètes ont fourni de l'eau et des composés organiques.à la lune lorsqu'ils s'écrasent à sa surface.
Cependant, comme le cratère de la fusée LCROSS est obscurci en permanence par des ombres, mes collègues et moi avons lutté pendant une décennie pour déterminer la profondeur de cette couche enfouie riche en glace.
Observation avec le Lunar Reconnaissance Orbiter
L'expérience accidentelle du crash à venir donnera aux scientifiques planétaires la chance d'observer un cratère très similaire à la lumière du jour. Ce sera comme voir le cratère LCROSS en détail pour la première fois.
Étant donné que l'impact va se produire de l'autre côté de la lune, il sera hors de vue des télescopes terrestres. Mais environ deux semaines après l'impact, le Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA commencera à apercevoir le cratère alors que son orbite le place au-dessus de la zone d'impact. Une fois que les conditions sont réunies, la caméra de l'orbiteur lunaire commencera à prendre des photos du site d'impact avec une résolution d'environ 3 pieds (1 mètre) par pixel. Les orbiteurs lunaires d'autres agences spatiales peuvent également entraîner leurs caméras sur le cratère.
La forme du cratère et la poussière et les roches éjectées révéleront, espérons-le, comment la fusée était orientée au moment de l'impact. Une orientation verticale produira une caractéristique plus circulaire, tandis qu'un motif de débris asymétrique pourrait indiquer davantage un flop ventre. Les modèles suggèrent que le cratère pourrait mesurer entre 30 et 100 pieds (10 à 30 mètres) de diamètre et environ 6 à 10 pieds (2 à 3 mètres) de profondeur .
La quantité de chaleur générée par l'impact sera également une information précieuse. Si les observations peuvent être faites assez rapidement, il est possible que l' instrument infrarouge de l'orbiteur lunaire soit capable de détecter un matériau incandescent à l'intérieur du cratère. Cela pourrait être utilisé pour calculer la quantité totale de chaleur provenant de l'impact. Si l'orbiteur ne peut pas obtenir une vue assez rapide, des images haute résolution pourraient être utilisées pour estimer la quantité de matériau fondu dans le cratère et le champ de débris.
En comparant les images avant et après de la caméra et du capteur de chaleur de l'orbiteur, les scientifiques rechercheront tout autre changement subtil à la surface. Certains de ces effets peuvent s'étendre sur des centaines de fois le rayon du cratère .
Pourquoi c'est important
Les impacts et la formation de cratères sont un phénomène omniprésent dans le système solaire. Les cratères brisent et fragmentent les croûtes planétaires, formant progressivement la couche supérieure lâche et granuleuse commune à la plupart des mondes sans air . Cependant, la physique globale de ce processus est mal comprise malgré sa fréquence.
L'observation du prochain impact de fusée et du cratère qui en résulte pourrait aider les planétologues à mieux interpréter les données de l'expérience LCROSS de 2009 et à produire de meilleures simulations d'impact . Avec une véritable phalange de missions prévues pour visiter la Lune dans les années à venir, la connaissance des propriétés de la surface lunaire - en particulier la quantité et la profondeur de la glace enfouie - est très demandée.
Indépendamment de l'identité de cette fusée capricieuse, cet événement d'impact rare fournira de nouvelles informations qui pourraient s'avérer essentielles au succès des futures missions sur la Lune et au-delà.
Paul Hayne est professeur adjoint de sciences astrophysiques et planétaires à l'Université du Colorado à Boulder. Il reçoit un financement de la National Aeronautics and Space Administration.
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Vous pouvez trouver l' article original ici.
