Glace souterraine dans des cratères doublement ombragés révélée par le radar à synthèse d’ouverture double fréquence Chandrayaan-2

Pourquoi la glace lunaire cachée compte

L’eau sur la Lune n’est pas qu’une curiosité scientifique : elle pourrait devenir une bouée de sauvetage pour les futurs astronautes. La glace enfouie dans le régolithe lunaire pourrait être transformée en eau potable, en oxygène respirable et même en propergol. Cette étude explore certains des endroits les plus froids et les plus sombres du pôle sud lunaire — de minuscules cratères « doublement ombragés » — pour déterminer s’ils abritent des réserves de glace durables juste sous la surface.

Les recoins les plus froids de la Lune

La Lune est pratiquement dépourvue d’inclinaison axiale, si bien qu’aux pôles le Soleil rase l’horizon au lieu de s’élever haut dans le ciel. Les fonds de cratères profonds près des pôles ne voient jamais le Soleil et deviennent des régions en ombre permanente, plus froides que l’azote liquide. À l’intérieur de quelques-uns de ces cratères sombres se trouvent des cratères encore plus petits dont les bords surélevés bloquent non seulement la lumière directe du Soleil mais aussi la faible lumière diffusée et la chaleur provenant des terrains lumineux voisins. Ces poches « doublement ombragées » peuvent atteindre des températures d’environ 25 kelvins, suffisamment basses pour que la glace d’eau survive pendant des milliards d’années si elle s’y est un jour accumulée.

Utiliser le radar pour voir sous l’obscurité

Parce que ces cratères sont profondément noirs, les caméras ordinaires peinent à révéler ce qui se trouve sur leurs fonds. À la place, la sonde Chandrayaan-2 utilise un instrument radar double fréquence qui émet des ondes radio et enregistre les échos. En mesurant comment la polarisation — ou l’orientation — des ondes change au retour, les scientifiques peuvent déduire si le signal provient d’une surface rocheuse rugueuse ou d’un matériau qui disperse les ondes dans son volume, comme le fait la glace. Deux grandeurs clés sont utilisées : le rapport de polarisation circulaire (la part du signal renvoyé qui conserve le sens de rotation initial des ondes) et le degré de polarisation (le niveau d’organisation du signal renvoyé). La glace enfouie dans le sol tend à produire un rapport élevé mais un degré de polarisation très désordonné et faible parce que les ondes ricochent à l’intérieur de la couche glacée.

À la recherche de glace dans neuf cratères ombragés

L’équipe a examiné neuf cratères doublement ombragés situés à l’intérieur de trois grands cratères du pôle sud nommés Faustini, Haworth et Shoemaker. Ils ont combiné les données radar avec des cartes d’élévation détaillées et des images nettes de l’instrument ShadowCam, capable de distinguer les terrains faiblement éclairés à l’intérieur des ombres. Beaucoup de cratères montrent des blocs le long de leurs bords et parois, mais leurs fonds sombres tendent à être relativement lisses, réduisant ainsi une source courante de signaux radar trompeurs. Les cratères couvrent des tailles allant de moins d’un kilomètre à presque trois kilomètres de diamètre, avec des pentes de paroi et des formes de rebord variables, y compris un rebord particulièrement remarquable en « lobes » dans un petit cratère appelé F2 à l’intérieur de Faustini.

Une nouvelle empreinte radar pour la glace enfouie

Quatre des neuf cratères — F2, F3, H3 et S1 — se distinguent par des rapports de polarisation circulaire supérieurs à un et des degrés de polarisation extrêmement faibles, entre 0,1 et 0,13. Des travaux antérieurs avaient suggéré que du matériau riche en glace devrait afficher un degré de polarisation inférieur à environ 0,35 ; cette étude montre que dans ces cratères ultra-froids les valeurs sont encore plus basses, affinant l’empreinte radar de la glace enfouie à « rapport supérieur à un et degré de polarisation inférieur à 0,13 ». Les parois alentour, les éjectas et un cratère plus ancien voisin appelé Tooley présentent soit des rapports faibles, soit des polarisation plus élevées, soit les deux, cohérent avec de la roche rugueuse plutôt qu’avec de la glace. Les résultats suggèrent que lorsque la signature radar affinée apparaît, l’écho est dominé par de la diffusion de volume provenant de glace mélangée aux premiers mètres supérieurs du régolithe.

Indices fournis par un rebord de cratère inhabituel

Le cratère F2 présente un cas particulièrement convaincant. Il affiche la signature radar la plus forte et la plus étendue des neuf cratères et un rebord surélevé et lobé distinctif qui enveloppe son bord. Les mesures d’élévation montrent que F2 s’est formé à plusieurs centaines de mètres sous le fond environnant de Faustini, profondément à l’intérieur de la zone en ombre permanente. Les auteurs soutiennent que l’impact ayant créé F2 a probablement frappé une couche contenant de la glace, projetant du matériau glacé et boueux qui a gelé pour former le rebord à la forme étrange que l’on observe aujourd’hui. D’autres cratères présentant des signes radar plus faibles d’ice manquent de tels rebords dramatiques, peut-être parce que leurs impacts n’ont pas atteint la couche glacée ou parce que leur glace a été apportée plus tard et s’est simplement accumulée silencieusement dans le sol froid.

Ce que cela signifie pour les futurs explorateurs lunaires

Globalement, l’étude conclut que la glace souterraine au pôle sud lunaire est morcelée plutôt qu’uniforme, même au sein de ces pièges ultra-froids. Seuls quatre des neuf cratères doublement ombragés montrent des signes forts ou partiels de glace enfouie dans le sous-sol peu profond, et F2 semble être la cible la plus riche. En même temps, le travail fournit un test radar plus précis pour repérer de véritables dépôts de glace et les distinguer des terrains simplement rugueux. Pour les futures missions souhaitant exploiter les ressources glacées de la Lune, ces cratères doublement ombragés — et en particulier F2 dans Faustini — semblent être des endroits prometteurs pour forer, prélever des échantillons et, peut‑être un jour, extraire de l’eau afin de soutenir une présence humaine durable au-delà de la Terre.

Citation: Sinha, R.K., Bharti, R.R., Acharyya, K. et al. Subsurface ice in doubly shadowed craters as revealed by Chandrayaan-2 dual frequency synthetic aperture radar. npj Space Explor. 2, 22 (2026). https://doi.org/10.1038/s44453-026-00038-9

Mots-clés: glace lunaire, pôle sud de la Lune, cratères en ombre permanente, cartographie radar, ressources spatiales