Des scientifiques de l’Université de Washington à Saint-Louis aident à récupérer les gaz d’un conteneur de sol lunaire que les astronautes ont collecté et scellé sous vide à la surface de la Lune en 1972. L’effort fait partie de la NASA’s Analyse d’échantillons Apollo nouvelle génération (ANGSA).
Les astronautes d’Apollo 17, Harrison Schmitt et Eugene Cernan, ont prélevé l’échantillon sur le site d’un ancien glissement de terrain dans la vallée Taurus-Littrow de la Lune. Les astronautes ont utilisé un dispositif de carottage pour creuser une colonne de régolithe lunaire – un mélange grossier de poussière, de terre et de roche brisée de la surface de la Lune – et l’ont scellée dans un conteneur. De retour sur Terre, la NASA a soigneusement placé le conteneur dans la voûte lunaire du Johnson Space Center de la NASA, où il est resté en parfait état, pratiquement intact jusqu’à présent.
« Au cours des 50 dernières années, le noyau lunaire a été enfermé dans un conteneur sous vide pour échantillon de carotte, qui a ensuite été enfermé dans un conteneur sous vide extérieur », a déclaré Alex Meshikenseignant-chercheur en physique en Arts & Sciences et membre du corps professoral de l’université Centre McDonnell pour les sciences spatiales. « Ils étaient emboîtés, presque comme des poupées russes. »
Olga Pravdivtseva, avant droite, professeure agrégée de recherche en physique en arts et sciences, aide à régler l’appareil de collecteur d’extraction au Johnson Space Center de Houston. Des scientifiques de l’Université de Washington à Saint-Louis ont conçu et construit l’appareil utilisé pour collecter les gaz d’un conteneur de sol lunaire collecté par les astronautes lors de la mission Apollo 17. Juliane Gross, conservatrice adjointe d’Apollo de la division Astromaterials Research and Exploration Science Division (ARES) de la NASA, est également photographiée. Crédit image : Alex Meshik, Université de Washington à Saint-Louis
Les conteneurs ont été placés dans deux sacs en Téflon scellés et stockés dans une boîte à gants d’azote dans une voûte.
Ouvrir les conteneurs, comme Meshik et ses collaborateurs l’ont fait le mois dernier, était délicat. Les scientifiques devaient être en mesure d’identifier la signature chimique d’origine de chaque bit de gaz pouvant se trouver dans les conteneurs. Cela inclut le gaz lunaire qui aurait pu être capturé au moment où le régolithe lunaire a été collecté à la surface de la Lune, ainsi que tout autre gaz qui aurait pu s’infiltrer des roches au cours des décennies de stockage suivantes.
« Il n’y a pas de joint sous vide parfait », a déclaré Meshik. « Il n’y avait aucun moyen de savoir comment les joints sous vide des conteneurs se sont comportés après 50 ans. Ont-ils tenu le vide ? Dans quelle mesure ont-ils fui? Le principal défi dans la construction du système d’extraction était d’anticiper tous les scénarios possibles afin que nous soyons prêts pour chaque résultat.
« Pour cette raison, notre appareil a été conçu pour pouvoir effectuer non seulement une seule extraction de gaz, mais plusieurs extractions de volumes différents dans des conditions différentes », a-t-il déclaré.
L’appareil de collecteur d’extraction, photographié en 2021 à Compton Hall de l’Université de Washington à Saint-Louis. Crédit image : Alex Meshik
« Pour nous aider à prendre des décisions éclairées lors de ces extractions, nous avons intégré à l’appareil un spectromètre de masse pour les analyses de composition en temps réel du gaz et trois manomètres capacitifs de haute précision pour des mesures de pression non destructives et indépendantes du gaz », a déclaré Meshik.
Meshik a dirigé la conception et la construction de l’appareil collecteur d’extraction, avec le soutien de Olga Pravdivtsevaprofesseur agrégé de recherche en physique, et Rita Paraï, professeur adjoint de sciences de la Terre et des planètes, également membre du corps professoral du McDonnell Center for the Space Sciences, tous en arts et sciences à l’Université de Washington. Les trois scientifiques sont internationalement reconnus pour leurs analyses de haute précision des gaz nobles de matériaux terrestres et extraterrestres provenant de divers corps du système solaire, y compris le soleil lui-même (Mission Genèse) et poussière cosmique (Mission poussière d’étoiles).
Ryan Zeigler, conservateur de l’échantillon Apollo de la NASA et un Ancien élève de l’Université de Washingtona reçu et a également aidé à tester l’appareil au Johnson Space Center.
« Il y a cinquante ans, lorsque ces échantillons ont été collectés, les scientifiques de la NASA ont eu la prévoyance de mettre en place des procédures de conservation qui garantiraient aux générations futures l’accès à des échantillons vierges lorsque de nouvelles méthodes et procédures analytiques seraient disponibles et que de nouvelles questions scientifiques seraient posées », mentionné Brad Jollifftitulaire de la chaire Scott Rudolph de sciences de la Terre et des planètes et directeur du McDonnell Center for the Space Sciences.
« À l’Université de Washington, nous avons plusieurs laboratoires de pointe qui examinent divers aspects de ces précieux échantillons et testent des hypothèses sur leurs origines et sur la manière dont ils s’intègrent dans un contexte moderne de science planétaire », a déclaré Jolliff, qui est le chercheur principal de l’institution pour Washington. Université sur son L’équipe ANGSA, qui est dirigée par l’Université du Nouveau-Mexique.
« Les études sur les gaz nobles sont un excellent exemple car elles contiennent non seulement beaucoup d’informations sur l’implantation actuelle de matériaux provenant du soleil à la surface de la Lune, mais aussi sur l’origine même de la Lune il y a quatre milliards et demi d’années. Restez à l’écoute pour des résultats intéressants à venir ! »
Les résultats scientifiques préliminaires de la collecte initiale de gaz seront discutés au cours de la Conférence sur les sciences lunaires et planétairesqui se tiendra à Houston du 7 au 11 mars.
Les gaz lunaires des conteneurs de stockage sont maintenant collectés à l’aide de l’appareil collecteur d’extraction. Une fois les gaz piégés dans les conteneurs collectés, l’équipe prévoit de laisser d’autres gaz se diffuser lentement hors des roches lunaires elles-mêmes. La NASA enverra ensuite les gaz à des laboratoires sélectionnés aux États-Unis et en Europe spécialisés dans les analyses de haute précision de l’oxygène, de l’azote, des gaz nobles et des matières organiques, y compris à l’Université de Washington.
« L’une des caractéristiques importantes de 73001 (identifiant de la NASA pour l’échantillon particulier de régolithe lunaire d’Apollo 17) est qu’il a été pris à une profondeur qui était toujours en dessous de zéro pour l’eau », a noté Jolliff. « Donc, l’idée était qu’elle pourrait conserver plus de volatils que la partie supérieure, qui était soumise à davantage d’effets de chauffage et de refroidissement diurnes. »
En tant que physicien expérimental, Meshik a une formation en équipement à vide poussé et en spectrométrie de masse isotopique qui remonte à ses années universitaires en Russie, puis au Max-Planck-Institut für Kernphysik à Heidelberg, en Allemagne, et enfin à l’Université de Washington.
Il a partagé une réflexion personnelle sur les nombreuses heures de travail méticuleux passées à assembler le dispositif d’extraction avec sa femme et collaboratrice fréquente Pravdivtseva :
« La construction de l’appareil a eu lieu au plus fort des restrictions COVID, lorsque nous avons dû garder six pieds de distance entre les membres de l’équipe et travailler la plupart du temps à domicile », a déclaré Meshik. «Nous étions limités à des contacts extérieurs momentanés avec nos collègues d’EPS. Pendant ce temps, la construction a nécessité plus de deux mains. Heureusement, les restrictions ne s’appliquaient pas aux couples mariés. C’est ainsi que l’appareil est devenu notre entreprise familiale.
La source: Université de Washington à Saint-Louis
