D’où vient l’eau terrestre ?

vesta
Dernière image de Vesta capturée par la mission Dawn en route vers Cérès. Le pôle nord de l'astéroïde est au centre

Dans le débat scientifique sur les origines de l’eau sur Terre, une équipe de chercheurs apporte des éléments en mesure de trancher la question. Selon leur étude de météorites primitives, notre planète rocheuse était « humide » dés ses débuts… Si cela se confirme, cela signifie-t-il alors que la vie était apparue plus tôt qu’on ne le pensait ?

D’où vient toute l’eau terrestre et à quand remonte son avènement ? Couvrant environ 70 % de la surface de notre planète, sa présence, comme on le sait, est un facteur déterminant dans l’apparition et le développement de la vie, ce qui vaut d’ailleurs à notre biosphère le surnom de « planète bleue » ou de « planète océan ». Aussi, plus de 4,5 milliards d’années après sa naissance, les scientifiques qui travaillent sur ce sujet (géologues et cosmochimistes) ne sont-ils pas tous d’accord sur la question de ses origines. Après enquêtes, les uns postulent en effet que l’essentiel de notre eau fut apporté par des pluies de comètes — riches en eau — qui se sont abattues sur tous les corps du système solaire interne au cours du bombardement massif tardif, plusieurs centaines de millions d’années après la formation des planètes… Et les autres suggèrent que la présence de l’eau est concomitante de la genèse de la Terre.

Au cœur de ce débat passionnant, une équipe de jeunes chercheurs du MIT (Massassuchets Institute of Technology) et de la WHOI (Woods Hole Oceanographic Institution) estime avoir tranché la question. Leur étude a été publiée dans l’édition du 31 octobre de la revue Science.

eau origine
Illustration du système solaire interne, quelques millions d’années après la naissance du Soleil. Les pointillés marquent la ligne des glaces au-delà de laquelle la température garantit une stabilité des corps glacés. Les origines de l’eau sur Terre seraient en partie liées aux chondrites carbonées, constituées de poussières collées aux molécules d’eau, et bousculées gravitationnellement par la proto-Jupiter. La deuxième possibilité suggère que la Terre en formation fut arrosée très tôt de chondrites carbonées

Des planètes arrosées très tôt ?

« La réponse à l’une des questions les plus fondamentales est que nos océans ont toujours été là » argue Adam Sarafian qui a conduit ces recherches. « Nous ne l’avons pas obtenu d’un processus tardif comme cela était pensé précédemment ». Dans le scénario défendu par les tenants de la première hypothèse évoquée plus haut, la Terre et ses consœurs sont le produit de l’accrétion de corps relativement secs. « Certaines personnes ont fait valoir que les molécules d’eau présentes lorsque les planètes se sont formées se seraient évaporées ou auraient été soufflées dans l’espace et que l’eau en surface telle qu’elle existe aujourd’hui sur notre planète, devait venir bien plus tard… des centaines de millions d’années plus tard » rappelle Horst Marschall qui a contribué à cette étude.

Or en s’intéressant aux chondrites carbonées qui, rappelons-le, sont des météorites nées dans le disque de gaz et de poussières protoplanétaires — pépinières de planètes — qui entourait notre jeune Soleil, il y a 4,56 milliards d’années, les jeunes chercheurs ont souhaité confondre la signature de l’eau (précisément l’hydrogène) qu’elles contiennent avec celle qui abonde à la surface de la Terre. « Elles (les chondrites carbonées) ont beaucoup d’eau en elles » indique le géologue Sune Nielsen, aussi furent-elles pensées auparavant, « comme de bonnes candidates pour les origines de l’eau sur Terre ».

échantillon de Vesta
Un des échantillons étudiés par l’équipe de chercheurs d’une météorite de type chondrite carbonée, issue de l’astéroïde Vesta

Ne représentent qu’environ 4 % des météorites retrouvées, celles qui ont intéressé l’équipe sont connues pour avoir Vesta comme parent. Les échantillons prêtés par la NASA sont des fragments échoués sur notre planète, au cours de son histoire récente. Désignés eucrites, ils proviennent donc de ce deuxième plus grand corps (530 km de diamètre) de la ceinture principale d’astéroïdes lequel a commencé à se constituer quelque 14 millions d’années seulement après la formation du système solaire, qui plus est dans la même région que la Terre. Vesta est donc contemporain des fondations de notre globe terrestre et il est susceptible de témoigner des conditions qui prévalaient au cours de cette période. Pour déterminer pour la première fois le rapport isotopique de l’hydrogène dans une eucrite, les chercheurs ont fait appel à un spectromètre de masse d’ions secondaires. Leurs résultats ont révélé que ce ratio est le même que pour les chondrites carbonées et aussi celui de la Terre. Idem avec l’étude isotopique de l’azote. Les données pointent ces roches primitives comme sources principales.

« L’étude montre que l’eau terrestre fut probablement acrêtée au même moment que les roches. La planète est née humide avec de l’eau à sa surface » déclare Horst Marschall, géologue au WHOI. Bien sûr, rien n’interdit que la déferlante de comètes survenues beaucoup plus tard n’est pas contribué à arroser la Terre, mais, à la lumière de ces recherches, il apparait que dès le départ, les quantités d’eau étaient déjà importantes.

« Une des conséquences de cela est que la vie sur notre planète a pu commencer beaucoup plus tôt » souligne Sune Nielsen. « Sachant que l’eau est arrivée précocement dans le système solaire interne, cela signifie que les autres planètes aussi (Mercure, Vénus, Mars) ont pu être humides très tôt et évolué vers la vie avant qu’elles ne deviennent les environnements hostiles que l’on connait aujourd’hui ».

Issue d’une autre région du système solaire, la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, actuellement survolée — et même abordée le 12 novembre prochain par l’atterrisseur Philae — par la sonde spatiale Rosetta, témoignera à son tour, dans un avenir proche, de la nature de son eau et de sa possible filiation avec celle qui coule dans notre monde habitable. En outre, cette mission devrait nous renseigner sur l’implication éventuelle de ces corps constitués de glace et de poussières primitives, sur les origines de la vie.

Crédit photo : Jack Cook, Woods Hole Oceanographic Institution.

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1 Comment

  • BONJOUR, dans une page (Origine primaire de l’eau sur terre et formation eau de pluie (nouvelle hypothèse 2015)
    Les trois gaz (azote, hydrogène, oxygène) existaient en même proportions, 3 volumes égaux. Le volume d’hydrogène s’est combiné en totalité avec ½ du volume d’oxygène pour former toute l’eau de la terre, ce qui explique sa presque inexistence dans l’air. Le ½ du volume d’oxygène restant a formé la couche d’ozone et le O2 respirable qui représente 21% de l’air actuellement, l’azote est connu par son inertie à réagir, ce qui explique son abondance (78% de l’air).
    A- Origine primaire de l’eau sur terre:
    La terre était à l’origine une boule de matière en fusion, elle a joué le même rôle que celui que joue le soleil actuellement c’est-à-dire une nucléosynthèse jusqu’à la formation de noyaux d’oxygène car elle a été projetée ou formée par accrétion dans un espace où l’hydrogène régnait, une fois la terre refroidie, la loi s’inverse, les atomes les plus lourds vont descendre dans des courants descendants dont les atomes (O) et les atomes légers vont s’échapper dans des courants ascendants dont les atomes (H) qui s’uniront en molécules (H2), les forces mécaniques de ces courants ascendants et descendants exercées tout autour de la terre permettent la combinaison de ces deux gaz dans des réactions chimiques explosives incessantes (la synthèse de l’eau) avec un dégagement de chaleur, toutes les eaux actuelles sur terre se sont formées ainsi, l’hydrogène a été totalement dévoré, car il s’unit à 2 volumes pour ½ volume d’oxygène, c’est ce qui explique sa presque inexistence dans l’air actuel, le ½ volume d’oxygène restant formera la couche d’ozone et le O2 , ce qui explique sa proportion(21% de l’air), l’abondance d’azote (N2) dans notre atmosphère (78%) est due à son inertie à réagir, il ne réagit qu’à 300° avec l’hydrogène pour former du NH3 dans une réaction réversible N2+3H2 –>2NH3 et 2NH3 –> N2+3H2, c’est-à-dire qu’il libèrera facilement l’hydrogène qui se combinera à l’oxygène pour former encore de l’eau jusqu’à son épuisement. Est il fort probable que cette température fût atteinte ou même dépassée compte tenue de la chaleur dégagée par l’exo-thermie de la synthèse de l’eau.
    (H2 + O –> H2O + chaleur), le résultat est toujours le même.

    B- L’eau de pluie (nouvelle hypothèse):

    1-La photolyse (photodissociation ou photo-décomposition) des eaux océaniques consiste en la décomposition de la molécule d’eau en molécules d’hydrogène (H2) et en atomes (O) sous l’effet de rayonnements solaires, en l’occurrence les ultraviolets. http://www.google.dz/search?q=photolyse
    2-Les molécules (H2) et les atomes (O) sont entraînés par les courants ascendants d’air chaud et sec qui engendrent une force mécanique, à laquelle s’oppose celle des courants descendants d’air froid, on assiste à une opposition de deux forces mécaniques d’où compression du volume d’air englobant un mélange d’oxygène sous forme d’atomes (O) et d’hydrogène sous forme de molécules (H2) qui tous deux agités par le fait de la compression , les frottements et l’effet des rayons solaires s’ionisent (l’hydrogène se charge d’électricité positive et l’oxygène d’électricité négative, ce dernier est d’ailleurs connu très élèctro-négatif) ; une fois un taux de compression favorable atteint, les 2 gaz se combinent dans une réaction chimique explosive (la synthèse de l’eau est explosive), ils forment de l’eau (H2O).
    3-La lumière de l’éclair nous parvient en premier (299.792.458 m/s), en second le son de l’explosion qui est le tonnerre (340 m/s) et enfin la pluie dont la vitesse de chute est inférieure à celles de la lumière et du son.
    Donc éclair+tonnerre+eau= se font au même instant en une seule opération
    Il se produit entre 2000 à 5000 orages par seconde
    http://www.planetoscope.com/atmosphere/252-nombre-d-orages-dans-le-monde.html
    Et chaque cellule orageuse peut provoquer plus de 100 éclairs par minute
    http://www.astrosurf.com/luxorion/meteo-orages3-eclairs.htm
    Cela veut dire que l’eau de pluie se forme par réaction chimique proprement dite autour de la terre 200.000 à 500.000 fois par minute, il s’agit de pluies orageuses mais il reste une quantité importante de vapeur d’eau suspendue sous forme de nuages qui entrainée par des vents formera ensuite par coalescence des pluies régulières sans éclair ni tonnerre mais l’origine initiale de sa formation reste la même.

    Si l’eau de pluie se formait comme on nous l’a appris il aurait beaucoup plu en été (puisque l’évaporation est plus importante) qu’en hiver et ce qu’on a appelé nuage de charge positive n’est autre que de l’hydrogène ionisé et nuage de charge négative de l’oxygène ionisé.

    Tout nuage est formé d’un ensemble de molécules d’eau qui sont en elles mêmes bipolaires comme dans un brouillard (parler donc de nuage positif et nuage négatif).

    La vapeur naît des chocs entre H2 et O après leur libération par photolyse mais sa durée de vie est très courte, elle subit le même sort c’est-à-dire la photo-décomposition par uv, et libère ses constituants que sont H2 et O. qui continuent leur ascension jusqu’au front froid.

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