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La répartition de l’eau dans les systèmes planétaires

Dossier - L'eau liquide, source de vie dans l’Univers
DossierClassé sous :Astronomie , Univers , Les planètes

En tant que source de toute vie sur Terre, l’eau fascine : il suffit d’entendre les annonces concernant la « découverte » d’eau sur la Lune ou sur Mars, sans cesse renouvelées dans les médias, pour s’en convaincre. Alors, l'eau est-elle abondante dans l'Univers ?

  
DossiersL'eau liquide, source de vie dans l’Univers
 

Où pourrait-on trouver de l'eau liquide ailleurs dans la galaxie ? La première contrainte est liée aux conditions de température et de pression.

Système solaire. © The International Astronomical Union/Martin Kornmesser, Wikimedia commons, CC by-sa 3.0

Le Système solaire nous donne des renseignements précieux sur les possibilités d'existence de l'eau liquide.

Les planètes du Système solaire et l'eau

Les huit planètes du Système solaire se subdivisent très nettement en deux catégories : les quatre planètes les plus proches du Soleil sont petites et rocheuses (planètes telluriques), les quatre planètes les plus éloignées sont énormes et principalement constituées de gaz (géantes gazeuses).

Pourrait-on trouver de l'eau liquide sur une autre planète du Système solaire ? © DR

Or, cette distinction est associée à une autre différence fondamentale : la plupart des satellites des géantes gazeuses sont principalement constitués de glace d'eau, tandis que les planètes telluriques sont plutôt pauvres en eau (y compris la Terre, où les océans sont profonds de seulement deux kilomètres alors que le corps rocheux fait 6.380 kilomètres de rayon...). Ces deux constats sont liés entre eux :

  • loin du Soleil, l'eau est présente sous forme de glace. Comme c'est une molécule très abondante, elle s'est ajoutée de façon significative à la masse des corps rocheux lors de la formation du Système solaire. Grâce à la faiblesse des rayonnements solaires, ces gros noyaux rocheux ont retenu les gaz les plus légers tels que l'hélium et le dihydrogène : comme ces deux gaz sont de loin les plus abondants dans l'univers, ces planètes ont grossi démesurément jusqu'à devenir des géantes gazeuses, entourées d'un cortège de satellites glacés ;
  • près du Soleil, l'intensité des rayonnements a eu tendance à casser toute molécule d'eau dans le vide spatial, et l'eau ne s'est donc pas ajoutée à la masse des corps rocheux. De plus, ces radiations ont empêché les gaz légers tels que l'hélium et le dihydrogène de s'accumuler en surface : les planètes n'ont pu retenir qu'une fine atmosphère au-dessus de corps rocheux pauvres en eau. 
Les caractéristiques des planètes. © DR

Les planètes du Système solaire se subdivisent donc en deux catégories : celles proches du Soleil (denses et de faible taille, les planètes telluriques), celles éloignées du Soleil (grosses et peu denses, les géantes gazeuses).

À partir d'une certaine distance, la glace d'eau a pu s'ajouter à la masse du corps rocheux : l'association d'une grande masse et d'un faible rayonnement solaire a permis de retenir les gaz légers tels que le dihydrogène ou l'hélium. Cela explique la grande taille et la faible densité des planètes externes, principalement constituées de gaz.

Cette distinction soulève un problème majeur : loin du Soleil, l'eau est omniprésente, mais les rayonnements solaires sont trop faibles pour qu'elle passe à l'état liquide. Près du Soleil, la température plus élevée permet le passage à l'état liquide sur les corps dotés d'une atmosphère suffisante, mais l'eau y est très rare.

Tout semble donc contribuer à rendre l'eau liquide rarissime...