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Origine de l'eau sur Terre : trois scénarios

Dossier - L'eau liquide, source de vie dans l’univers
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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 ?

  
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Près des étoiles, le problème est tout autre : les rayonnements tendent à y casser toute molécule d'eau. Dans ce cas, d'où vient l'eau de la Terre ?...

Comète. © Buddy Nath, Pixabay, DP
D'où vient l'eau de la Terre ? © DR

Deux scénarios sont envisagés pour expliquer l'origine de l'eau terrestre.

Premier scénario de l'origine de l'eau sur Terre

Dans le premier, les molécules d'eau auraient été abritées des rayonnements solaires à l'intérieur des « poussières » du nuage originel, lors de la formation du Système solaire. Lorsque les poussières se sont accrétées pour former des planétoïdes, l'eau est restée protégée à l'intérieur. Puis, les planètes se sont contractées en grossissant, ce qui a éjecté l'eau vers l'extérieur, un peu à la manière d'une éponge gorgée d'eau qu'on presse. Des gaz tels que le dioxyde de carbone étaient éjectés en parallèle, créant une atmosphère.

Sur Terre, les conditions de température et de pression ont fait passer l'eau sous forme liquide, et ainsi les océans ont-ils apparus. Protégée des radiations par l'atmosphère, l'eau a pu se maintenir jusqu'à aujourd'hui.

Sur Vénus, la température élevée a maintenu l'eau sous forme de vapeur : les radiations ont alors cassé les molécules d'eau dans la haute atmosphère, et l'hydrogène issu de l'eau a été définitivement éjecté. Aujourd'hui, l'eau est quasi-inexistante sur Vénus.

La planète Vénus. La proximité au Soleil y a fait passer l’eau sous forme vapeur, avant de la casser et de l’éjecter dans l’espace. Aujourd’hui, Vénus est une planète totalement desséchée. © DR

Deuxième scénario de l'origine de l'eau sur Terre

L'autre scénario met en jeu les astéroïdes et les comètes : celles-ci viennent de régions très lointaines du Système solaire, qui sont précisément riches en eau. Or au début de l'Histoire du Système solaire, les impacts étaient très nombreux car un grand nombre de corps continuaient à virevolter au sein du disque protoplanétaire : cela a pu apporter une quantité non négligeable d'eau sur la Terre, en l'amenant depuis les confins du Système solaire.

Aujourd'hui, les observations tendent à indiquer que ces deux scénarios ont joué chacun un rôle pour expliquer la quantité actuelle d'eau liquide sur Terre. 

La comète Hale Bopp. Les comètes ont été des fournisseurs en eau pour la Terre. Ce n’est toutefois pas le seul mécanisme en cause. © DR

Origine de l'eau sur Terre : un troisième scénario ?

Depuis quelques années, un troisième scénario paraît envisageable pour apporter de l'eau vers l'étoile, dans certains systèmes planétaires. En effet, les observations d'exoplanètes ont amené à détecter un grand nombre de géantes gazeuses situées près de leur étoile, dans la zone normalement réservée aux planètes telluriques. Il a donc fallu imaginer une hypothétique migration de planètes aux débuts de l'Histoire de ces systèmes planétaires : les géantes gazeuses se seraient formées loin de leur étoile, comme dans le Système solaire, mais auraient ensuite migré vers leur étoile du fait des interactions avec le disque de poussières résiduel.

Il s'agit d'un excellent moyen d'amener l'eau abondante des confins vers des régions plus proches des étoiles : le processus est similaire à celui des comètes, mais à bien plus grande échelle puisqu'il concerne des planètes entières ! À supposer que les géantes gazeuses finissent par perdre leur dihydrogène et leur hélium du fait des radiations de l'étoile, elles pourraient alors devenir de véritables planètes-océans. La présence de continents y serait impossible car la profondeur de l'eau y serait de quelques centaines à milliers de kilomètres...

Finalement, on voit que les mécanismes permettant à l'eau liquide d'exister dans la zone des planètes telluriques ne manquent pas...