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La couche supérieure de la lune contient à elle seule assez d’oxygène pour contenir 8 milliards de personnes pendant 100 000 ans

Outre les progrès de l’exploration spatiale, nous avons récemment vu beaucoup de temps et d’argent investis dans des technologies qui peuvent permettre d’utiliser efficacement les ressources spatiales. Et à l’avant-garde de ces efforts a été une forte concentration laser sur la recherche de la meilleure façon de produire de l’oxygène sur la Lune.

En octobre, l’Agence spatiale australienne et la NASA ont signé un accord pour envoyer un vaisseau spatial de fabrication australienne sur la lune dans le cadre du programme Artemis, dans le but de collecter des roches lunaires qui pourraient éventuellement fournir de l’oxygène respirable sur la lune.

Bien que la Lune ait une atmosphère, elle est très mince et se compose principalement d’hydrogène, de néon et d’argon. Ce n’est pas le genre de mélange gazeux qui peut soutenir les mammifères dépendants de l’oxygène comme les humains.

Cependant, il y a en fait beaucoup d’oxygène sur la Lune. Il n’est pas sous forme gazeuse. Au lieu de cela, il est piégé dans le régolithe – la couche de roche fine et de poussière qui recouvre la surface de la lune. Si nous pouvions extraire l’oxygène du régolithe, cela suffirait-il à soutenir la vie humaine sur la lune ?

Expansion d’oxygène

L’oxygène peut être trouvé dans de nombreux minéraux trouvés dans la terre qui nous entoure. La lune est principalement constituée des mêmes roches que vous trouverez sur Terre (bien qu’il y ait une quantité légèrement plus importante de matière provenant de météorites).

Des minéraux tels que la silice, l’aluminium et les oxydes de fer et de magnésium dominent le paysage lunaire. Tous ces minéraux contiennent de l’oxygène, mais pas sous la forme que les poumons peuvent atteindre.

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Ces minéraux se trouvent à la surface de la lune sous plusieurs formes différentes, notamment la roche dure, la poussière, les cailloux et les pierres qui recouvrent la surface. Cette substance résultait des effets de météorites impactant la surface de la lune pendant des milliers d’années.

Certaines personnes appellent la couche de surface lunaire « sol », mais en tant que pédologue, j’hésite à utiliser ce terme. Le sol tel que nous le connaissons, ce sont des choses très magiques qui n’arrivent que sur Terre. Il a été créé par une grande variété d’organismes agissant sur le matériau parent du sol – le régolithe, qui est dérivé de la roche dure – pendant des millions d’années.

Le résultat est une matrice de minéraux qui n’étaient pas présents dans la roche d’origine. Le sol de la Terre est saturé de propriétés physiques, chimiques et biologiques remarquables. Pendant ce temps, le matériau à la surface de la Lune est essentiellement du régolithe dans sa forme originale et intacte.

Un élément entre et deux sort

Le régolithe lunaire est constitué d’environ 45% d’oxygène. Mais cet oxygène est étroitement lié aux minéraux ci-dessus. Afin de briser ces liens forts, nous devons mettre de l’énergie.

Vous connaissez peut-être cela si vous savez quelque chose sur l’électrolyse. Sur Terre, ce processus est le plus couramment utilisé dans la fabrication, comme la production d’aluminium. Un courant électrique est passé à travers une forme liquide d’oxyde d’aluminium (communément appelé alumine) à travers les électrodes, pour séparer l’aluminium de l’oxygène.

Dans ce cas, l’oxygène est produit comme sous-produit. Sur la Lune, l’oxygène serait le produit principal et l’aluminium (ou un autre métal) extrait serait un sous-produit utile.

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C’est un processus assez simple, mais il y a un hic : c’est très assoiffé d’énergie. Pour être durable, il doit être soutenu par l’énergie solaire ou d’autres sources d’énergie disponibles sur la Lune.

L’extraction de l’oxygène du régolithe nécessite également de gros équipements industriels. Nous devrons d’abord convertir l’oxyde métallique solide en une forme liquide, soit en appliquant de la chaleur, soit en mélangeant de la chaleur avec des solvants ou des électrolytes. Nous avons la technologie pour le faire sur Terre, mais amener cet appareil sur la Lune – et générer suffisamment d’énergie pour l’alimenter – serait un énorme défi.

Plus tôt cette année, Space Applications Services, basé en Belgique, a annoncé qu’il construisait trois réacteurs expérimentaux pour améliorer le processus de fabrication d’oxygène par électrolyse. Ils prévoient d’envoyer la technologie sur la Lune d’ici 2025 dans le cadre de la mission d’utilisation des ressources in situ (ISRU) de l’Agence spatiale européenne.

Quelle quantité d’oxygène la lune peut-elle fournir ?

Cependant, lorsque nous avons réussi à le sortir, quelle quantité d’oxygène la lune peut-elle réellement transporter ? Eh bien, beaucoup en fin de compte.

Si nous ignorons l’oxygène contenu dans le matériau rocheux profond de la lune – et ne pensons qu’au régolithe facilement accessible à la surface – nous pouvons faire quelques estimations.

Chaque mètre cube de régolithe lunaire contient en moyenne 1,4 tonne de minéraux, dont environ 630 kilogrammes d’oxygène. Selon la NASA, les humains ont besoin de respirer environ 800 grammes d’oxygène par jour pour survivre. Ainsi, 630 kg d’oxygène maintiendront une personne en vie pendant environ deux ans (ou un peu plus).

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Supposons maintenant que la profondeur moyenne du régolithe sur la Lune soit d’environ dix mètres, et que nous puissions en extraire tout l’oxygène. Cela signifie que dix mètres de la surface de la Lune fourniront suffisamment d’oxygène pour faire vivre huit milliards de personnes sur Terre pendant environ 100 000 ans.

Cela dépendra également de l’efficacité avec laquelle nous sommes capables d’extraire et d’utiliser l’oxygène. Quoi qu’il en soit, ce nombre est assez incroyable!

Cela dit, nous avons une bonne chose ici sur Terre. Et nous devons tout faire pour protéger la planète bleue – et son sol en particulier – qui continue à soutenir la vie terrestre sans même essayer.

[John Grant, Southern Cross University Lismore (Australia)](Cet article a été publié par PTI de The Conversation)

Delphine Perrault

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