Des chercheurs de l'Université métropolitaine de Tokyo ont utilisé des simulations pour montrer qu'un petit télescope à rayons X, nouvellement développé, pourrait aider à créer une carte chimique de toute la surface lunaire - une étape majeure vers la compréhension de la formation, de l'évolution et des changements de la Lune au fil du temps. Parce que, avouons-le, on ne va pas ramener des échantillons de chaque cratère de sitôt.

Leur modélisation détaillée, qui incluait à la fois le détecteur du télescope et une mission réaliste de satellite en orbite lunaire, suggère qu'un seul télescope pourrait cartographier cinq éléments importants en environ deux ans. Un réseau plus grand de cinq par cinq détecteurs pourrait produire des cartes plus nettes et terminer le travail plus rapidement. Parce que pourquoi faire en deux ans ce qu'on pourrait faire en un avec 25 télescopes ?

L'histoire géologique de la Lune n'est toujours pas entièrement comprise, principalement parce que les scientifiques ne disposent pas encore d'une carte géochimique complète de la surface lunaire. Comme les chercheurs ne peuvent pas simplement collecter des échantillons de chaque partie de la Lune - la logistique, vous savez - ils doivent compter sur des méthodes de télédétection comme l'imagerie par fluorescence X. Les détecteurs pointent vers la Lune pour capturer les rayons X émis par des éléments spécifiques après avoir été frappés par le rayonnement solaire, révélant quels éléments sont présents dans différentes régions.

Des observations antérieures des missions Apollo et Chandrayaan ont produit des cartes partielles utiles, mais une carte globale complète reste insaisissable. Les missions ont un temps limité pour recueillir suffisamment de signaux X induits par la lumière solaire, et les détecteurs peuvent se dégrader pendant de longues périodes dans l'espace. Le problème est particulièrement aigu près des pôles lunaires, où les rayons X solaires sont plus faibles.

Pour surmonter ces obstacles, une équipe dirigée par Airi Toida et le professeur Yuichiro Ezoe a proposé d'utiliser un télescope à rayons X compact sur un satellite en orbite autour de la Lune. Le télescope, initialement conçu pour étudier la magnétosphère terrestre, pèse moins de dix kilogrammes - assez petit pour être pratique pour des observations lunaires à long terme par satellite. Les télescopes à rayons X traditionnels sont souvent trop grands et trop lourds pour ce type de mission. Le détecteur a également été testé dans des conditions de radiation bien plus sévères que celles attendues en orbite lunaire.

Les chercheurs ont ensuite ajouté les spécifications du télescope dans une simulation numérique pour tester si une mission satellite pourrait cartographier avec succès la Lune. En supposant 300 éruptions solaires par an et un seul télescope à bord d'un satellite en orbite lunaire, la simulation a montré que toute la surface lunaire pourrait être cartographiée pour cinq éléments (oxygène, fer, magnésium, aluminium, silicium) en deux ans, en utilisant une taille de grille de 70 x 70 kilomètres.

Parce que le télescope est si compact, l'équipe a également examiné un satellite transportant un réseau de cinq par cinq télescopes. Selon les simulations, ce système de 25 télescopes pourrait réduire la durée de la mission à un an. Avec deux ans de fonctionnement, il pourrait également cartographier le sodium, tout en améliorant la taille de la grille à 30 x 30 kilomètres.

Si l'un ou l'autre concept de mission devient réalité, cela produirait la première carte complète de l'abondance élémentaire sur toute la Lune - donnant aux scientifiques un nouvel outil puissant pour étudier la géologie lunaire et reconstruire l'histoire longue et complexe de la Lune. Ce travail a été soutenu par la subvention JSPS KAKENHI numéro 21H04972. Matériel fourni par l'Université métropolitaine de Tokyo.