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Origine des océans : l'eau viendrait en grande partie... de la Terre

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

Une 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. © Jack Cook, Woods Hole Oceanographic Institution

D'où vient toute l'eau terrestre ? Couvrant environ 70 % de la surface de notre planète, elle est, comme on le sait, 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 ». Mais, plus de 4,5 milliards d'années après sa naissance, les scientifiques qui travaillent sur ce sujet (principalement des géologues et des cosmochimistes) ne sont pas tous d'accord sur la question de ses origines. Après enquêtes, les uns postulent en effet que notre eau fut pour l'essentiel apportée 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 (Massachusetts 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.

Une planète arrosée 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 les avons pas obtenus 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 confronté la signature de l'eau (précisément l'hydrogène) qu'elles contiennent à 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. »

Un des échantillons étudiés par l’équipe de chercheurs d’une météorite de type chondrite carbonée, issue de l’astéroïde Vesta (actuellement 530 km de diamètre). © Jayne Doucette, Woods Hole Oceanographic Institution

Témoignage d’un parent nommé Vesta

Ne représentant 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 accrétée en même temps 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 survenue beaucoup plus tard n'ait pas contribué à arroser la Terre mais, à la lumière de ces recherches, il apparaît que dès le départ, les quantités d'eau étaient déjà importantes.

De l’eau jadis sur les quatre planètes telluriques ?

« 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 et Mars) ont pu être humides très tôt et évolué vers la vie avant qu'elles ne deviennent les environnements hostiles que l'on connaît 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.