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La surface de la lune est une capsule temporelle galactique

Vous ne le sauriez pas en le regardant, mais le moon est une capsule temporelle.

Sa surface a été complètement exposée au vide pendant près de 4,5 milliards d’années; pendant ce temps, il a été imbibé de particules du Soleil et au-delà du système solaire. Ces particules restent, enfouies sous la surface lunaire, fournissant un enregistrement détaillé de l’histoire de notre système solaire et même de toute notre galaxie.

Tout va bien là. Nous avons juste besoin de le déterrer.

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Voici le soleil

Outre la lumière, notre soleil émet constamment une bruine régulière de particules à haute énergie, collectivement connues sous le nom de vent solaire. Le vent solaire est composé principalement d’électrons et de protons, mais le noyau lourd occasionnel glisse également hors de l’étreinte gravitationnelle du soleil.

Le vent solaire traverse tout le système solaire, mais très peu de ces particules atteignent la surface de la Terre, où nous pouvons les étudier plus facilement. C’est à cause de notre champ magnétique – qui fait un travail fantastique pour rediriger les chemins de ces particules chargées, les forçant à suivre des itinéraires spécifiques autour de notre planète – et notre atmosphère, qui absorbe la majeure partie du vent solaire sous la forme de notre belle aurore spectacles de lumière.

La lune n’a aucune de ces caractéristiques. Du moins, ce n’est pas le cas au cours des 4,5 milliards d’années: à l’époque de la fusion de la lune, elle avait peut-être un champ magnétique temporaire, mais c’est dans un passé lointain. Depuis tous ces milliards d’années, la lune absorbe régulièrement les particules du vent solaire, les absorbant dans son régolithe.

Face à cet assaut ininterrompu, le régolithe a changé. Les particules à haute énergie peuvent avoir perturbé la composition chimique de la surface lunaire. Des éléments comme le potassium, qui devraient être trouvés en abondance, semblent avoir été transformés en d’autres éléments, qui ont ensuite flotté.

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La poussière lunaire a également été brûlée par le soleil: même si chaque particule individuelle est super minuscule, la lune n’a pas d’atmosphère et donc pas d’érosion, laissant la même saleté pour faire face au soleil encore et encore. Chaque petite particule solaire déchire un trou microscopique dans la saleté, donc en étudiant la structure du régolithe, nous pouvons voir un enregistrement de l’éblouissement du soleil.

Parfois, le soleil éclate, envoyant une explosion extrême de particules à haute énergie – bien au-dessus de la bruine habituelle du vent solaire. La lune a dû faire face à ces explosions encore et encore pendant des milliards d’années. Plus l’énergie de l’événement est élevée, plus les particules du vent solaire peuvent s’enfoncer profondément dans le régolithe. Donc creuser nous dira quand le soleil a fait des crises de colère dans son passé.

Empreintes galactiques

Le soleil n’est pas la seule source de minuscules particules de haute énergie nageant à travers le système solaire, mais les particules provenant d’au-delà des limites de notre système portent un nom différent: rayons cosmiques. Ce ne sont pas du tout des rayons, mais un mélange de protons et de noyaux plus lourds venant de toutes les directions, généralement avec plus d’énergie que le vent solaire – ils ont réussi à traverser les golfes interstellaires, après tout, ce qui n’est pas une mince affaire.

Les rayons cosmiques proviennent d’une variété de processus super puissants dans la galaxie, notamment le tristement célèbre supernova explosions qui marquent la mort ultime d’étoiles massives. Ces explosions titanesques peuvent éclipser des galaxies entières et libérer un flot de rayons cosmiques vraiment impie.

Heureusement, nous sommes loin d’être un événement sur le point d’être supernova; même des candidats comme la géante rouge Bételgeuse sont trop loin pour nous nuire. Mais cela n’a pas toujours été le cas. En raison de notre orbite autour du centre de la Voie lactée, le système solaire traverse un bras spiral galactique tous les 180 à 440 millions d’années. (La grande incertitude vient de notre difficulté à mesurer la vitesse de rotation des bras eux-mêmes.)

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Les bras spiraux sont des lieux de formation d’étoiles intenses à l’intérieur des galaxies. C’est pourquoi les bras en spirale se démarquent tellement lorsque nous regardons des galaxies lointaines: ils abritent des étoiles bleues massives et brillantes. Mais les étoiles massives, brillantes et bleues ne vivent pas très longtemps, et quand elles meurent, elles ont tendance à monter dans un éclair de supernova.

Ainsi, au cours des derniers milliards d’années, notre système solaire a probablement été proche de plus de quelques mauvaises surprises de supernova. Les rayons cosmiques libérés par ces explosions seraient simplement absorbés par le l’atmosphère terrestre, et s’il y en a un qui remontait à la surface, s’implantant dans la croûte de notre planète, l’érosion et l’activité tectonique finiraient par effacer tout souvenir de la calamité.

Mais la lune se souvient. Les rayons cosmiques à haute énergie peuvent laisser de minuscules traces dans le régolithe lunaire qui peuvent être vues au microscope. Les rayons cosmiques peuvent également modifier la composition moléculaire du régolithe, brisant les noyaux et les transformant. Et enfin, les rayons cosmiques peuvent simplement… rester assis là, silencieux, enfermés dans la saleté lunaire après leur naissance explosive et leur long voyage.

Déterrer de minuscules fossiles

Les humains ont déjà collecté des échantillons lunaires: les six missions Apollo de la NASA dans les années 1960 et 1970 ont chacune rapporté des souvenirs, et l’atterrisseur chinois Chang’e 5 a ramené à la maison les premières roches lunaires fraîches depuis des décennies plus tôt ce mois-ci.

Mais il ne suffit pas de reconstituer la vue d’ensemble que recherchent les scientifiques en histoire. Selon un article posté sur le serveur de pré-impression arXiv en novembre, nous avons besoin de plus de roche lunaire. Nous devons creuser au moins un mètre et collecter des échantillons à tous les endroits possibles, afin d’utiliser de manière fiable la lune comme un enregistreur de ces événements solaires et galactiques.

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C’est une bonne chose que la NASA et d’autres agences spatiales veuillent construire des habitats à long terme sur la lune – nous aurons besoin de ces installations pour commencer à étudier plus en détail la saleté lunaire et débloquer l’histoire de notre système solaire et de notre passage à travers la galaxie.

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