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INTRO

 Retour :  Lorsque les astronautes ont posé le pied sur la lune (vous vous souvenez de la fameuse empreinte ?), ils ont rencontré un sol plutôt mou et pour cause : la lune est recouverte de poussière.
Pour un astre qui a fait le succès des poètes, un coup de plumeau serait bienvenu !

La Nasa compte revenir un des ces quatre sur la lune. Elle s'intéresse donc de près à cette poussière présente sur le sol lunaire et essaye de contourner ses inconvénients voir de les tourner en avantages. Voyons de cela de plus près.

COMPOSITION

 Lune :  Le sol lunaire est de couleur grise foncée ou gris marron parfois.

La poussière lunaire a mis de milliards d'années à se former à cause des impacts de micro-météorites à plus de dizaine de kilomètres par seconde.

Lors de l'impact, les plus gros grains sont broyés en des plus fins et certains des grains fins s'agglomèrent ensuite pour former des composés vitreux.

La poussière lunaire est donc un mélange de roche et de composés vitreux. Les roches lunaires comprennent des minéraux contenant de l'aluminium, du calcium, du fer, du magnesium, de l'oxygène et du titane.

On retrouve parfois de l'hydrogène, de l'hélium et d'autres gaz emprisonnés au sein de la roche. La composition du sol lunaire est donc similaire à celle de la Terre (avec des ratios de composés différents) mais à la grande différence que la terre sur notre planète est remplie d'organismes (bactéries de l'humus) qui ne sont bien sûr pas présents sur la Lune.

On n'a pas trouvé de roche plus jeune que 3.5 milliards d'années, ce qui prouve que cet astre est géologiquement mort depuis longtemps.

 Mars :  Le sol martien est quant-à lui très riche en sulfures en raison de processus chimiques avec l'atmosphère.

INCONVENIENTS

 Fine :  Plus de la moitié des grains possède une taille inférieure à 50 microns.

Au moindre mouvement, elle s'élève très facilement. Elle se glisse donc facilement dans toutes les ouvertures. On voit bien l'épaisseur de poussière quand l'astronaute se casse la figure sur la vidéo ci-contre

 Electrostatique :  Si vous avez déjà plongé votre bras dans un sac de petites billes de polystyrène, vous avez remarqué à quel point en ressortant votre bras, il était difficile de vous débarrasser de ces particules.

La poussière lunaire se charge de manière électrostatique très aisément. Elle accroche déspespérement aux combinaisons spatiales. Plus les astronautes essayaient de s'en débarrasser en frottant à la brosse, plus ses grains adhéraient et finissaient par s'infiltrer partout. Ironie de l'histoire : ils finissaient par ressembler à des mineurs avec leur figures toute grise alors que contrairement à ces derniers, ils étaient montés au lieu de descendre !

Pour Mars, cette poussière avait la fâcheuse manie de recouvrir et d'adhérer aux panneaux solaires et avaient fini par couper l'alimentation.

Cette poussière est plutôt fine et surtout elle a pour caractéristique de se charger.

Des ingénieurs mettent au point des dispositifs de nettoyage, soit avec des aimants, comme en parle cet article de la Nasa (pop-up, en Anglais) soit par répulsion électromagnétique, comme lors de cette expérience en vidéo (format Wmv).

 Atmosphère : Durant la journée, un rayonnement ultraviolet intense du soleil fait sauter des électrons de la poudre de lune en surface.

Du coup, la poussière lunaire devient chargée positivement.

Au bout du compte, les charges répulsives sont si fortes que les grains sont expulsés de la surface comme des boulets de canon jusqu'à ce que la gravité lunaire (rappel : 6 fois plus faible que sur Terre) les fasse retomber sur le sol.

La lune aurait donc une "atmosphère virtuelle".

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Lorsque les astronautes se sont posés sur la lune, ils ne sont restés que le jour.

C'est pour cette raison que cette poussière est étudiée sous toutes ses coutures en labo.

La conséquence est que curieusement cette poussière se maintient en lévitation au dessus de la surface lunaire ! Avant même les missions Apollo, les sondes Surveyor avaient ramené des images curieuses d'amas brillant diffus au sein de l' "atmosphère" et ce même après le coucher du soleil.
Les astronautes ensuite ont ramené des dessins (voir la dernière page de ce document PDF) de ce qu'ils avaient observé au crépuscule : des rayons de crépuscules, comme sur Terre lorsque des rayons rasants du Soleil passent à travers des reliefs et la poussière atmosphérique.

Les chercheurs de la Nasa se sont alors demandés comment cette poussière se mettaient en lévitation : impacts de météorites ? En fait, c'est la lumière du soleil ainsi que les particules de vent solaire(pop-up, Wikipédia) qui mettent les particules de poussières en mouvement.
Du coup, la lune a bien une atmosphère permanente… de poussières chargées positivement le jour et négativement la nuit.

Tant sur la lune que sur Mars, des phénomènes embarrassant de triboélectricité peuvent ainsi se manifester.

Par ce nom barbare, on désigne le fameux phénomène qui fait que vous pouvez facilement vous décharger après avoir frotté vos chaussettes sur de la moquette (ainsi qu'un ballon de baudruche sur vos cheveux).

Sur Terre et par temps sec, vous pouvez aisément accumulez 20 000 volts avant de vous décharger sur un bout de métal ou la main de votre ami.

Sur la Lune ou Mars, le sol est forcément très sec et une accumulation de charges par des astronautes peut avoir des conséquences sur l'électronique embarquée des vaisseaux ou des habitats.

Des ingénieurs s'étaient rendu compte du problème lors de tests pour la conception de Pathfinder sur Terre mais avec un sol simulant celui de Mars. Ils ont donc rajouté de petites antennes qui permettent la décharge dans l'atmosphère martienne.

Sur la Lune, les astronautes n'ont jamais rapporté de problème de décharge électrostatique mais il faut envisager un problème potentiel (c'est le cas de le dire ) lors de missions ultérieures ou des machines excavatrices seront en action.

Sur Terre, on résout habituellement le problème par une connection à la Terre (et l'humidité fait le reste).

Ce n'est pas facile à mettre en oeuvre sur la Lune ou Mars car dans ce cas, le sol est très sec. L'atmosphère devient donc un meilleur candidat pour la décharge des électrons arrachés.

 Abrasive & corrosive :  Ces poussières sont réputées pour être abrasives en raison de leur composition vitreuse et de leurs bords tranchants.

Cela s'est nettement vu sur les gants des astronautes des missions Apollo et pose ainsi des problèmes embarassant de renouvellement des matériaux, surtout si loin de toute source de ravitaillement…

Par ailleurs, elle pourrait être toxique. Les astronautes affirmaient :

Et ce tant sur un plan olfactif que gustatif (elle ne sent rien sur Terre par contre). Cette odeur caractéristique pourrait provenir de l'irradiation par le vent solaire.

Toujours est-il que des astronautes s'étaient plaint de problèmes d'inflammation du nez et des maux de tête.

On peut penser qu'en raison de sa composition et du diamètre de ses grains, cette poussière déclenche des maladies respiratoires à terme, comme la silicose, la fameuse maladie des mineurs.

AVANTAGES

 Agglomérable :  Un chercheur a eu une idée superbe.

Cela éviterait de transporter à grand frais (voir le coût du kg dans l'espace dans ce document PDF en anglais ).

Or, ce chercheur en question s'est rendu compte que les micro-ondes peuvent faire agglomérer les grains. Les grains vitreux comportent du fer de taille nanométrique. Ces petits grains de fer concentrent localement les rayons des micro-ondes et soudent leur environnement.
Il suffirait déjà, d'après ce chercheur, de fabriquer une sorte de "tondeuse à micro-onde" : une sorte de véhicule qui après son passage aurait fondu le sol lunaire. Pratique pour faire des routes lisses !

 Skiable :  Si l'on pouvait skier sur les collines lunaires, cela promettrait des sauts acrobatiques, du freestyle et des flips vraiment superbes en raison de la faible gravité.
Skier sur la lune a déjà été rapidement expérimenté par un astronaute d'Apollo 17.

Le problème est que contrairement à la neige, la poussière lunaire est très abrasive. Il faudrait donc des skis spéciaux éventuellement avec une surface en Teflon (le Teflon a le plus faible coefficient de friction de tous les solides connus actuellement). L'autre problème est l'atterrissage : cela provoquerait un nuage de poussière plutôt gênante qui collerait à toute la combinaison.

 Poussière de Mars :  Avant de clore ce chapître, parlons un peu de ce qui se passe sur Mars.

Sur Mars et en été, on sait qu'il s'en produit beaucoup en raison de la température journalière assez chaude (20 °) alors que la nuit on atteint les -190 degrés.

Comme sur Terre, ce qui se passe sur Mars est que le sol est bien plus chaud que l'atmosphère.

Lorsque la chaleur est importante, l'air chaud proche du sol monte tandis que l'air froid un peu plus haut descend.

courant tournant se forme sur des plans verticaux.

Maintenant, il suffit qu'un vent horizontal rencontre ces cellules de convection pour les faire basculer sur un plan horizontal : une mini " tornade " se forme et l'air chaud ascendant se rue alors dans le centre. Si cette " tornade " emporte de la poussière, on peut la voir.

On peut observer ces tourbillons le printemps et l'été de 10 heures du matin à 3 heures de l'après-midi : tant que le sol est bien chaud en somme.

Vous pouvez voir des images Gif de ces tourbillons sur Mars (pop-up, Nasa). L'atmosphère étant bien plus ténue sur Terre que sur Mars, la pression ressentie ne sera pas terrible.

Par contre, les astronautes pourraient voir des objets projetés sur eux, surtout les grains de sable, par ces petits tourbillons véloces.

Ils sont beaucoup plus gros que sur Terre par contre et peuvent monter à 8-10 km de haut !

Enfin, les grains de sables pris dans ces tourbillons se frotteraient les uns contre les autres et se chargeraient électriquement.

Il en résulterait des interférences électromagnétiques néfastes pour la communication par exemple.

Pour finir, un autre vortex (ou tourbillon) impressionant au Japon :

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