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Hier, des journalistes ont appris de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences qu'une équipe de recherche scientifique chinoise avait découvert sur la Lune un cristal minéral riche en molécules d'eau et en ammonium dans les échantillons lunaires rapportés par Chang'e 5. Cette découverte marque la première fois que de l'eau moléculaire est trouvée dans le sol lunaire retourné et révèle les véritables formes des molécules d'eau et de l'ammonium sur la Lune.

La découverte de minéraux hydratés sur la surface lunaire marque une avancée majeure dans l'étude de l'eau lunaire et de l'ammonium, et offre également de nouvelles possibilités pour le développement et l'utilisation des ressources lunaires dans le futur. Les résultats pertinents ont été publiés en ligne dans Nature Astronomy.

La présence ou non d'eau sur la Lune est depuis des décennies une question centrale dans la recherche scientifique lunaire et dans l'utilisation des ressources. Historiquement, aucun minéral hydraté n’a été trouvé dans le sol lunaire collecté par les missions Apollo, ce qui a autrefois amené la communauté scientifique à croire que la Lune était un désert sec. Ce n'est que ces dernières années qu'une série de missions de télédétection ont découvert des preuves de l'existence d'eau lunaire dans les zones d'ombre permanente des pôles lunaires et dans certaines parties des zones lunaires éclairées. Grâce à une technologie de caractérisation très sensible, les gens ont successivement découvert de « l'eau » (hydroxyle OH-) de l'ordre du PPM (parties par million) dans certains échantillons d'Apollo. Jusqu’à présent, aucune preuve concluante de l’existence de molécules d’eau n’a été trouvée dans le sol lunaire restitué. La forme d’existence de l’eau moléculaire sur la surface lunaire est également inconnue.

Cette recherche a été réalisée en collaboration avec les chercheurs Chen Xiaolong de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences, le chercheur associé Jin Shifeng et le doctorant Hao Munan, le professeur agrégé Guo Zhongnan de l'Université des sciences et technologies de Pékin et l'ingénieur Yin Bohao de Tianjin. et chercheur Ma Yunqi de l'Institut du lac salé de Qinghai, Académie chinoise des sciences.

Grâce à une diffraction monocristalline de haute précision et à une analyse chimique, les chercheurs ont déterminé que la formule moléculaire du minéral est (NH4, K, Cs, Rb) MgCl3·6H2O, qui est un minéral hydraté.

Photo et composition de l'ULM-1. a. Photographie d'un échantillon de sol CE5, b. Photographie de monocristal ULM-1, c. Spectre EPMA, e. Spectre IR.

Sa structure contient jusqu'à six eaux cristallines et le rapport massique des molécules d'eau dans l'échantillon atteint 41 %.

Structure cristalline et densité de charge de l'ULM-1.

Les spectres infrarouge et Raman permettent d'observer clairement les pics de vibration des molécules d'eau et de l'ammonium, et l'analyse de la densité de charge peut distinguer l'hydrogène dans les molécules d'eau.

Chen Xiaolong a déclaré que la structure cristalline de ce minéral est la même que celle d'un minéral rare de cratère volcanique découvert sur Terre ces dernières années. Sur Terre, le minéral est formé par l'interaction du basalte chaud avec des gaz volcaniques riches en eau et en ammoniac, ce qui suggère un lien étroit entre l'eau lunaire et l'activité volcanique.

Pour garantir l’exactitude de ces résultats, les chercheurs ont effectué une analyse rigoureuse des produits chimiques et des isotopes du chlore (37Cl/35Cl). Les données expérimentales montrent que la composition isotopique Cl de ce minéral est significativement différente de celle des minéraux terrestres. Sa valeur δ37Cl atteint 24‰, ce qui est cohérent avec les minéraux présents sur la Lune.

Répartition des isotopes du chlore dans différents matériaux terrestres et exoplanétaires.

L'analyse de la composition chimique du minéral et des conditions de formation a en outre exclu une contamination terrestre ou des gaz d'échappement de fusée comme source de l'hydrate. L’existence de ce minéral hexahydraté constitue une contrainte importante sur la composition des gaz volcaniques lunaires. Sur la base d'une analyse thermodynamique, la limite inférieure de la teneur en eau des gaz volcaniques lunaires à cette époque était équivalente à celle du volcan Lengai le plus sec de la Terre, ce qui revêt une grande importance pour notre compréhension de l'évolution de la Lune. Les résultats révèlent une histoire complexe de dégazage volcanique sur la Lune.

Contraintes sur la fugacité de l'eau dans les gaz volcaniques lunaires par cristallisation ULM-1.

La découverte de ce minéral hydraté a également révélé une forme possible de molécules d'eau sur la lune : les sels hydratés. Contrairement à la glace d'eau volatile, cet hydrate est très stable dans les hautes latitudes de la Lune (site d'échantillonnage de Chang'e 5). Cela signifie que ce sel hydraté stable peut exister même dans la vaste zone lunaire ensoleillée, offrant ainsi des perspectives plus larges pour l’utilisation et l’exploration des ressources lunaires.

Le chercheur associé Jin Shifeng et Hao Munan sont les co-premiers auteurs, et le chercheur Chen Xiaolong est l'auteur correspondant. Le Centre d'exploration lunaire et d'ingénierie spatiale a fourni des échantillons de sol lunaire (CE5C0400) pour cette étude.

Auteur : Xu Qimin

Texte : Xu Qimin Photos : fournies par la personne interrogée Editeur : Xu Qimin Editeur : Ren Quan

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