La moitié de l’eau terrestre est plus ancienne que le Soleil

Capture de l'eau d'origine interstellaire par la nébuleuse protosolaire. © Bill Saxton, NSF, AUI, NRAO

D’où vient l’eau du Système solaire ? se sont souvent interrogés les astronomes. Alors que le débat dure depuis des années, une étude du rapport de l’hydrogène-deutérium vient de montrer via un modèle numérique des conditions qui prévalaient autour du jeune Soleil, qu’elle serait pour environ 50% d’origine interstellaire et donc plus âgée que notre étoile.

Il n’y a pas que sur Terre que l’on trouve de l’eau dans le Système solaire. Notre planète bleue, d’ailleurs, est loin d’être le corps qui en possède le plus, comme on aurait tendance à le croire. En effet, l’eau est abondante dans les comètes, les astéroïdes, sur Mars et probablement aussi au sein de planètes naines comme Pluton ou Sedna. Elle est également présente en très grandes quantités dans une kyrielle des lunes des quatre planètes géantes. Les premières qui viennent à l’esprit sont bien sûr Europe, Ganymède et Callisto, autour de Jupiter, Encelade et Titan dans le giron de Saturne, Triton dans la banlieue de Neptune, etc. On en retrouve même au fond des cratères de Mercure, la planète la plus proche du Soleil. Mais alors, d’où vient toute cette eau ?

On doit sa présence, indispensable à la vie sur notre planète, en partie aux chutes de comètes et d’astéroïdes, des bombardements météoritiques intensifs dont le dernier, dit « tardif », s’est produit entre 4,1 et 3,9 milliards d’années. Par ailleurs, les planétésimaux qui sont à l’origine de notre Terre en renfermaient beaucoup. Mais avant cela ? L’eau s’est-elle formée autour du jeune Soleil ou précédemment, dans le milieu interstellaire avant d’être incorporée dans la nébuleuse qui donna naissance à note étoile et à ses soeurs, voici environ 4,6 milliards d’années ?

« Pourquoi est-ce si important de la savoir ?, demande l’astrobiologiste Conel Alexander (institut Carnegie) qui a participé à une étude sur ce sujet publiée dans Science. Si l’eau du Système solaire primitif provient principalement de la glace interstellaire, alors il est probable que des glaces similaires et la matière prébiotique qu’elles contiennent sont abondantes dans la plupart des disques protoplanètaires autour des étoiles en formation. » En revanche, ajoute-t-il, si sa présence « résulte de processus chimiques locaux durant la naissance du Soleil, alors il est possible que l’abondance de l’eau varie considérablement d’un système planétaire en formation à un autre. Cela aurait évidemment des conséquences sur le potentiel de l’émergence de la vie ailleurs ».

Modéliser le Système solaire primitif

Pour départager les deux scénarios, une équipe dirigée par l’astronome Ilsedore Cleeves (université du Michigan) a mené l’enquête sur l’hydrogène et la proportion de deutérium (2H, ou D, est composé d’un proton et d’un neutron), un de ses isotopes naturels dans l’eau. Le rapport de celle-ci enrichie en 2H, également appelée eau lourde, avec l’hydrogène ne dit pas dans quelle mesure cet élément a résisté aux conditions infernales qui régnaient dans la nébuleuse protosolaire. Après tout, si l’essentiel du deutérium avait disparu, notre jeune Soleil n’aurait-il pas pu en recréer ? Plusieurs des ingrédients requis étaient effectivement réunis : basses températures, présence d’oxygène et un rayonnement solaire potentiellement important à ses débuts.

Aussi, pour le savoir, les chercheurs ont-ils repris la recette à travers des modèles informatiques afin d’observer l’apparition éventuelle de cet isotope sur une période simulée d’un million d’années. Mais cela n’a vraisemblablement pas suffi… Le rapport deutérium-hydrogène obtenu est sans équivalent avec ce qui est constaté aujourd’hui, 4,56 milliards d’années après la formation des planètes, dans l’eau terrestre ou celle amassée par exemple par les comètes (celles-ci sont considérées comme de véritables machines à remonter le temps, car elles conservent de la matière présente dans le Système solaire primitif).

L’équipe conclut que jusqu’à 50% de l’eau de notre petite planète bleue proviendrait du milieu interstellaire. Conel Alexander explique « nos résultats montrent qu’une part significative de l’eau du Système solaire, l’ingrédient le plus fondamental pour favoriser la vie, est plus âgée que le Soleil, ce qui indique que des glaces riches en matière organique pourraient être trouvées dans tous les jeunes systèmes planétaires ». C’est plutôt une très bonne nouvelle pour les chasseurs de vie extraterrestre. « Il faut suivre l’eau » (« follow the water ») arguent les scientifiques (c.f. Nasa).

Illustration : la nébuleuse protosolaire (en haut, à droite) a capturé de l’eau d’origine interstellaire (les températures glaciales associées durablement à la présence d’oxygène et les rayons cosmiques ont permis sa fabrication). Une grande part aujourd’hui réside aux confins du Système solaire, au sein des comètes et astéroïdes. © Bill Saxton, NSF, AUI, NRAO

Article publié dans Futura-Sciences le 29 septembre 2014 par Xavier Demeersman.

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