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Une nouvelle théorie pour expliquer l’origine de l’eau sur Terre

Publié le 09 décembre 2024

Des chercheurs de l’Observatoire de Paris pensent que l’eau présente sur Terre serait le résultat d’un grand dégazage d’astéroïdes. La Terre et ses sœurs rocheuses auraient été baignées dans un grand bain de vapeur dans les jeunes années du Système solaire.

Une nouvelle théorie pour expliquer l’origine de l’eau sur Terre

D’où vient l’eau qui occupe la surface de notre planète et qu’on retrouve sur Mars, ou sur la Lune ? Alors qu’on imaginait qu’elle aurait pu être amenée par des chutes d’astéroïdes ou de comètes, une équipe de l’Observatoire de Paris-PSL propose une nouvelle théorie. Cette nouvelle théorie, basée sur des observations du Système solaire et de disques de débris extrasolaires, suggère que l’eau aurait été livrée à la Terre sous forme de vapeur provenant d’un disque de gaz entourant la ceinture d’astéroïdes.

Des échantillons de Ryugu, ramenés par la sonde japonaise Hayabusa 2 sont visibles au premier étage du Pavillon des expositions de la Cité de l’espace, dans le Quai du Système solaire.

© Cité de l’espace

Le Grand Bain : une nouvelle vision de l’hydratation Terrestre

La sublimation des astéroïdes : source de la vapeur d’eau

Initialement, la Terre était un corps sec, trop proche du Soleil pour que l’eau puisse exister à l’état liquide. Jusqu’ici, la théorie dominante expliquait l’arrivée de l’eau, plusieurs millions d’années plus tard, par des impacts d’astéroïdes glacés ou de comètes. Cependant, cette hypothèse implique une série d’événements complexes et difficiles à prouver. « Les scénarios envisagés avec des impacts d’astéroïdes ou de comète n’étaient pas satisfaisants. Ils reposent trop sur le hasard », explique l’astrophysicien Quentin Kral à l’origine de cette publication dans Astronomy & Astrophysics. La nouvelle théorie s’appuie sur l’idée que la ceinture d’astéroïdes primordiale était constituée d’astéroïdes riches en glace, formés dans un disque primordial froid. 

« On s’est basé sur les résultats de missions comme Hayabusa 2 ou Osiris Rex », indique l’astrophysicien de l’Observatoire de Paris – PSL. Les chercheurs ont ainsi pu observer des traces de minéraux hydratés dans ces astéroïdes de type C, qui représentent la majorité des astéroïdes de la ceinture principale. Si ces éléments sont présents, c’est qu’ils ont contenu de l’eau. Dans ces précédents travaux, Quentin Kral s’est beaucoup intéressé à la ceinture de Kuiper et à des ceintures similaires dans d’autres systèmes. Il a pu y constater des dégazages. « Ça fonctionne pour les ceintures de Kuiper, donc pourquoi pas pour les ceintures d’astéroïdes plus proches ? Je me suis posé la question, est-ce que les astéroïdes situés entre Mars et Jupiter pourraient, elles aussi, avoir dégazé à un moment de leur histoire » commente-t-il.

L’accrétion de la vapeur d’eau pour former des océans

Un processus progressif et efficace

Lorsque le disque primordial s’est dissipé, les astéroïdes ont été exposés au rayonnement solaire, ce qui aurait pu provoquer la sublimation de la glace. Ce processus aurait libéré d’énormes quantités de vapeur d’eau, formant un disque gazeux autour de la ceinture d’astéroïdes. Peu à peu, ce disque se serait étendu vers l’intérieur du Système solaire. Un processus qui aurait permis à la vapeur d’eau d’atteindre les planètes internes, y compris la Terre. Les planètes, en se déplaçant à travers ce disque, auraient pu capturer une partie de la vapeur d’eau. Cette eau se serait ensuite accumulée à leur surface, formant progressivement les océans. Des simulations numériques montrent que ce mécanisme est suffisamment efficace pour expliquer la quantité d’eau présente sur Terre. Ce mécanisme, plus simple et plus plausible que l’hypothèse des impacts d’astéroïdes, pourrait également expliquer la présence d’eau sur d’autres planètes du Système solaire. De plus, il est potentiellement universel et pourrait s’appliquer à d’autres systèmes planétaires, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives dans la recherche d’exoplanètes habitables.

Les astéroïdes de la ceinture principale libèrent, sous l’effet de l’énergie solaire, de la vapeur d’eau. Ce bain de vapeur se diffusant peu à peu dans le Système solaire interne, finit par envelopper les planètes qui en capturent une partie au profit de la formation des océans.

© Sylvain Cnudde/Observatoire de Paris – PSL/LESIA

Observer un disque de vapeur ailleurs dans l’Univers

Ce phénomène se serait déroulé entre 20 et 30 millions d’années après la formation du Soleil. Pour confirmer leur théorie, les chercheurs de l’Observatoire de Paris vont essayer de le constater dans d’autres systèmes que le nôtre. « Aujourd’hui, dans le Système solaire, c’est trop tard. Mais ailleurs, ce serait possible », explique Quentin Kral. Ils ont obtenu du temps sur le télescope Alma installé au Chili et les observations sont en cours. « On a ciblé un système où on a des détections de glace d’eau sur des astéroïdes ». Déjà 13% des observations ont été effectuées et les chercheurs de l’Observatoire de Paris espèrent obtenir les premiers résultats d’ici la fin du mois de décembre.

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