|
|
|
La toxicité des poussières lunaire et martienne Effets biologiques de la poussière lunaire (II)
Kerschmann n'a jamais oublié l'incident survenu à Harrison Schmitt. Récemment il étudia les effets de la poussière minérale sur la santé humaine. Avec le projet de colonisation de la Lune puis de Mars, ces deux mondes étant très poussiéreux, l'inhalation de cette poussière peut être très mauvaise pour les astronautes concède Kerschmann. Harrison Schmitt confirme : "La poussière est le problème environnemental N°1 sur la Lune. Nous devons comprendre quels sont ses effets biologiques car il y a toujours un risque que la mécanique tombe en panne". En effet, toute inhalation de poussière pourrait provoquer des accidents d'autant plus graves qu'il n'y a pas "d'hôpital de campagne" sur la Lune et pas moyen de se soigner avant un retour sur Terre, soit 5 ou 6 jours plus tard seulement. Ce problème doit donc être résolu avant les prochaines missions. On sait donc aujourd'hui que la poussière lunaire est dangereuse à respirer. Elle est semblable à la poussière de silice terrestre. C'est à dire que c'est une substance solide, cristallisée, plus abrasive que la cendre et qui peut provoquer la silicose, une maladie qui endommage les poumons et que certains mineurs de fond et les maçons ne connaissent que trop bien. Cette poussière lunaire est mêlée à des morceaux de verre et de minerais connus sous le nom d'agglutinats qui ont été formés dans la chaleur des impacts météoritiques. Les agglutinats n'ont jamais été découverts sur Terre et les scientifiques s'inquiètent à juste titre que le corps humain ne pourrait peut-être pas les expulser efficacement s'il sont inhalés. Le quartz, qui est la principale cause de silicose, n'est pas chimiquement toxique : "vous pourriez le manger et ne pas tomber malade," précise l'astrobiologiste David S. McKay du centre spatial Johnson de la NASA que nous connaissons déjà pour son analyse de la météorite martienne ALH84001. Mais, poursuit-il, "quand le quartz est fraîchement mêlé à des particules de poussière inférieures à 10 microns (5 fois plus petits qu'un cheveux moyen) et est aspiré dans les poumons, il peut s'enfoncer profondément dans les alvéoles pulmonaires où l'oxygène et le gaz carboniques sont échangés". Dans ces conditions, les poumons ne peuvent plus évacuer la poussière par les muqueuses ou la toux.
Trois exemples peuvent nous démontrer combien la silicose et les maladies associées sont fatales. Quand les globules blancs du système immunitaire commettent la bévue d'essayer d'engloutir ces particules tranchantes comme des rasoirs pour les conduire dans la circulation sanguine et les expulser de l'organisme, ils meurent découpés de toutes parts, telle une opération suicide. Sous sa forme aiguë, la silicose remplit les poumons de protéines issues du sang et la victime suffoque lentement par noyade, présentant des symptomes semblables à la pneumonie et très douloureux. Nous avons expliqué dans d'autres articles que des phénomènes similaires se produisent au cours des éruptions volcaniques tel le funeste destin que connurent les animaux vivant dans l'Est du Wyoming il y a 10 millions d'années et plus récemment les habitants de Pompéi après l'éruption du Vésuve en l'an 79. C'est donc peu de chose de dire que c'est une maladie grave, elle est même incurable et fatale. Des mineurs de Virginie Occidentale sont morts d'avoir respiré de la fine poussière de quartz au cours de forages effectués à sec, alors qu'ils n'avaient été exposés que durant quelques mois seulement à cette poussière. Ceci n'arrivera pas nécessairement aux astronautes, mais c'est un problème dont les ingénieurs doivent avoir conscience et prévenir.
Les effets mécaniques de la poussière lunaire
La
poussière lunaire étant composée de silicium et de quartz, à notre
connaissance elle n'est pas toxique. Mais comme la poussière de quartz
d'une ponceuse, c'est un abrasif presque aussi efficace que la poussière
de verre. Les astronautes de plusieurs missions Apollo ont pu constater
qu'elle s'était accrochée à toutes les surfaces, griffant les optiques
et le métal et qu'il était impossible ou presque de l'enlever. Une fois
qu'elle a pénétré à l'intérieur du module lunaire, une partie de
cette poussière peut facilement irriter les poumons, les muqueuses
nasales et les yeux. La
poussière lunaire est donc dangereuse et pas seulement pour l'organisme
humain. "Ses constituants ressemblent à de la cendre aux arêtes
très coupantes et présentent des aspérités comme des crochets"
dit David McKay. "C'est comme du Velcro", raison pour laquelle
les astronautes éprouvaient tant de mal à la retirer. Elle peut
s'accumuler dangereusement près des orifices ou sur les plates-formes,
empêchant une bonne dissipation de la chaleur des pièces exposées en
plein Soleil ou entraîner des pannes mécaniques.
Deux microphotographies de régolite réalisées à partir des
échantillons ramenés par la mission Apollo 17. A gauche des grains de
0.1mm de diamètre, à droite un fragment d'agglutinat ou brecchia glacé
mesurant 3 mm de diamètre. Notez sa porosité à différentes échelles
et son caractère tranchant. Documents Brad Jolliff/Université de
Washington à Saint Louis (WUSTL). McKay
et les autres intervenants à cet atelier ont suggéré pour limiter
l'exposition des astronautes à la poussière, qu'on pourrait mettre à
leur disposition des
douches ou des systèmes électrostatiques pour extraire ces particules
des combinaisons lunaires. Mais à ce jour de telles solutions sont
anticipées car les recherches concernant les effets
biologiques de la poussière lunaire doivent être approfondies.
Aujourd'hui
on ne dispose toujours pas de réponse définitive concernant les effets
et la toxicité de la poussière lunaire bien que les chercheurs aient
étudié le sujet depuis 1972. Quant aux études faites à partir des
échantillons lunaires ramenés par le programme soviétique Luna, elles
ont toutes été rejetées par manque de crédibilité. Selon
des estimations établies par Laurent Sibille du centre
de vol spatial Marshall de la
NASA, il faudrait ramener 100 tonnes de poussière lunaire pour dire de
mener à bien une étude si on envisage une colonisation de la Lune.
Grâce aux missions Apollo, les astronautes ont ramené à peine 1% de
cette quantité et les 25 tonnes de simulants que la NASA
a élaboré pour les chercheurs est à présent consommée, à l'exception
d'un dernier seau disponible au centre spatial Johnson. Sibille et ses
collègues encouragent la NASA et l'industrie aérospatiale à développer
de nouveaux simulants aussitôt que possible.
La radioactivité
Il
y a également la question de la radioactivité du sol lunaire, un sujet
que les scientifiques ont très peu étudié jusqu'à présent suite à la
mise en veille du programme d'exploration lunaire. Si les
scaphandres des astronautes, le module lunaire ou les futurs habitats
fournissent de l'air et des moyens d'isolation en suffisance, leur
épaisseur n'est pas suffisante pour stopper les rayonnements les plus
énergétiques qui sont beaucoup plus rusés et peuvent pénétrer les
tissus de bien des manières. La surface lunaire est exposée en permanence au rayonnement
corpusculaire émis par le Soleil et les étoiles proches (éruptions
solaires et rayons
cosmiques) et certains de ces rayonnements sont
difficiles à stopper. Par ailleurs, en frappant la surface lunaire, les
rayons cosmiques produisent un dangereux jet de particules secondaires
dont des neutrons (radioactivité) juste aux pieds des astronautes. Ainsi
que nous l'avons évoqué à propos du mal
de l'espace, tout ce rayonnement pénètre aisément dans les tissus
et s'il transporte suffisamment d'énergie il peut endommager l'ADN,
accentuant le risque de cancer et d'autres maladies.
Mesure des émissions de neutrons à la surface de la Lune. On distingue
deux puits dans les régions polaires correspondant à la présence d'eau
glacée. Document NASA/ARC. Si
la NASA envisage de coloniser la Lune d'ici une génération, le problème
des rayonnements doit donc être résolu. Le risque de contamination
apparaît en fait dès que les astronautes passent plus de quelques jours
sur la Lune. Durant
la campagne de 1998-1999, la sonde américaine Lunar Prospector avait
déjà établi une première carte globale de la distribution du rayonnement neutronique de
la Lune qui révéla quelques régions à fortes concentrations
de neutrons dans les régions polaires en même temps qu'elle découvrait
des traces de glace d'eau (une faible quantité de neutrons et un excès
d'hydrogène, signature typique de l'eau, ici présente sous forme de
glace).
En 2008,
la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) mesura et cartographia le rayonnement neutronique
de la Lune de manière plus précise, mesura le rayonnement cosmique,
rechercha des traces d'eau glacée et établit une cartographie
encore plus précise de la surface lunaire.
Un détecteur de neutrons baptisé LEND, partiellement
financé par l'agence spatiale fédérale russe (RFSA), utilisant un
isotope de l'hélium auquel il manque un neutron permit à cet
instrument de détecter les neutrons émanant de la surface lunaire et de mesurer leur niveau d'énergie. De cette manière LEND
améliora la qualité des données déjà acquises et permit aux chercheurs d'estimer la fraction de neutrons potentiellement dangereux
pour l'homme et la fraction inoffensive de faible énergie. La sonde LRO
contenait également un détecteur de rayons cosmiques (CRaTER).
Parallèlement aux mesures du rayonnement, LRO contenait des
objets en plastique simulant les propriétés des tissus organiques
afin que les chercheurs puissent comprendre de quelles manières ces
particules de hautes énergies pénètrent et interagissent dans le corps
humain.
Le problème des rayonnements est propre à la Lune car au
milieu de l'espace les radiations proviennent de toutes les directions.
Sur la Lune, constituée d'une épaisse écorce de roches solides, on
s'attendrait à ce que le sol constitue une bonne protection contre le
rayonnement, mais ce n'est pas le cas.
En effet, lorsque les rayons cosmiques et le vent solaire
entrent en collision avec les particules constituants la surface lunaire
(régolite), ils déclenchent de petites réactions nucléaires qui
libèrent encore un plus de radiations sous forme de neutrons. En d'autres
termes, la surface lunaire est radioactive !
Relevé
de la distribution des neutrons de moyenne énergie
(épithermiques) au pôle Sud de la Lune (à gauche) et
sur toute sa surface (à droite). Dans les deux cas, mis
à part quelques "points chauds" localisés, on
remarque une faible concentration de neutrons de moyenne
énergie et donc un excès d'hydrogène près des pôles. Cet hydrogène
est la signature de la glace d'eau cachée au fond des
cratères escarpés et des failles qui ne voient jamais
la lumière du Soleil. Documents NASA/ARC.
Quelle est donc la pire des situations pour les astronautes
: subir les pluies de rayons cosmiques venant du ciel ou les neutrons
émis par le sol ? Selon Igor Mitrofanov, de l'Institut de Recherche
Spatiale du SRFA et en charge du détecteur LEND, "les deux
situations sont mauvaises" dit-il à un représentant de la NASA.
Ces études devraient permettrent aux ingénieurs
d'établir un cahier des charges précis des protections anti-radiations
à mettre en place afin de préserver la vie des équipages. Elles permettront
de fabriquer des combinaisons, des habitats lunaires, des véhicules tout
terrain et d'autres équipements plus résistants, en prévision de
l'exploration lunaire.
Comprendre
de quelle manière la poussière lunaire et la radioactivité du sol affectent les hommes est impératif
pour les missions futures qui seront de plus en plus longues et de plus en
plus nombreuses. Mais ainsi que le rappelle Russell Kerschmann,"à
quel point est-ce un problème, nous ne savons pas, et
ça constitue un problème". Nous aurons certainement un début de
réponse vers 2010 ou 2011, à dix ans de la colonisation de la Lune si tout se
passe comme prévu. Dernier
chapitre |
||||||||||||||||||||||||||||||
