Les origines de l’eau de la Terre sont un grand mystère, mais nous avons peut-être encore une pièce du puzzle.

Si la Terre n’avait pas d’eau, elle n’aurait pas de vie et l’univers manquerait cruellement de mèmes stupides. Mais la façon dont l'eau a jailli sur cette planète a toujours été un mystère perpétuel. La Terre n’est pas apparue comme par magie hors de l’éther recouvert d’océans sur océans. L'eau a une histoire d'origine, et les scientifiques ne se sont jamais complètement mis d'accord sur cette histoire.

Dans un nouvel article publié dans le Journal of Geophysical Research: PlanètesDes chercheurs de l’Arizona State University suggèrent que l’eau sur Terre provenait de matériaux apportés par des astéroïdes, aidés par des restes de gaz éparpillés après la formation du soleil.

C’est certainement loin d’être la première fois que les gens suggèrent l’eau telle que nous la connaissons (et la buvons), elle a une origine extraterrestre. L’explication la plus simple a toujours été que toute l’eau de la Terre provenait d’astéroïdes qui ont eu un impact sur la Terre au début de ses 4,6 milliards d’années de vie. Pourquoi? L'eau terrestre partage les mêmes signatures chimiques que l'eau présente dans les astéroïdes, à savoir le rapport entre le deutérium (un isotope de l'hydrogène lourd) et l'hydrogène normal. Et des expériences précédentes ont montré que, malgré toute la chaleur et l'énergie générées par ces collisions massivement puissantes, cette eau aurait pu être préservée telle qu'elle se trouvait sur la planète encore bleue.

Pourtant, ces théories n’ont jamais suffi à combler certains des autres angles morts que nous avons au sujet de l’origine de l’eau. L’hydrogène présent dans les océans de la Terre n’est pas nécessairement le même sorte d’hydrogène présent dans le reste de la planète – des échantillons prélevés plus près du noyau de la Terre contiennent des quantités extrêmement faibles de deutérium, ce qui semble suggérer que cet hydrogène ne provient pas d’impacts d’astéroïdes.

"Bien que de nombreux modèles considèrent qu'il est probable que la Terre ait de l'hydrogène dans le noyau, aucun n'a envisagé la mesure dans laquelle cela modifierait les rapports isotopiques de l'hydrogène." [deuterium versus hydrogen] dans le manteau », déclare Steven Desch, chercheur à Arizona State et co-auteur de la nouvelle étude. «La Terre a dû commencer avec une source supplémentaire d'hydrogène contenant moins de deutérium en hydrogène que les astéroïdes. La seule source possible est le gaz solaire de la nébuleuse.

Le groupe a commencé à prendre cette idée plus au sérieux, grâce aux recherches de ces dernières années qui ont commencé à montrer comment des corps proto-planétaires auraient pu coexister avec le gaz solaire de la nébuleuse (que l'on pensait disparaître trop tôt avant que la formation de la planète ne commence) et créer plus des possibilités pour l’hydrogène de s’intégrer dans les parties profondes d’une planète en croissance.

En fin de compte, les chercheurs ont utilisé le nouveau cadre mis au point pour établir le scénario le plus plausible de l’histoire de l’eau: les astéroïdes contenant des tas d’eau ont commencé à s’unir il y a des milliards d’années alors que le soleil conservait encore une nébuleuse solaire. Ces astéroïdes ont créé ce que nous pourrions appeler des embryons planétaires, se sont heurtés et ont fusionné, avant de s'écraser avec suffisamment d’énergie pour former une couche de magma en dehors de l’embryon.

Dans le même temps, le gaz solaire de la nébuleuse, qui comprend de l'hydrogène et d'autres éléments de gaz rares, a commencé à interagir avec le magma pour créer une atmosphère. L'hydrogène de la nébuleuse solaire s'est dissous dans le fer de la couche de magma. Un processus chimique appelé fractionnement isotopique a rapproché encore plus l’hydrogène normal du noyau de l’embryon, tandis que le deutérium plus lourd (et plus rare) restait dans le manteau. Des embryons plus petits fabriqués à partir d'autres astéroïdes remplis d'eau ont affecté le fœtus terrestre en croissance, jusqu'à ce que le système solaire se retrouve enfin avec la Terre grandeur nature qu'il connaît et adore, grouillant d'eau.

Dans l’ensemble, cette histoire confirme que la majeure partie de l’eau de la Terre provient de sources astéroïdes, mais également qu’une fraction – 0,1 à 0,2% – des océans de la planète a été formée par de l’hydrogène provenant du gaz de la nébuleuse solaire.

En outre, les chercheurs ont utilisé le modèle pour prédire que la Terre disposait de suffisamment d'hydrogène pour constituer environ huit océans d'eau: un résidant à la surface, deux atomes d'hydrogène dans le manteau et suffisamment d'hydrogène pour que cinq océans assis dans la Terre coeur.

En fin de compte, la principale limite à ces résultats est que nous travaillons avec des modèles. Il n’existe aucun moyen réel de prouver que cela est arrivé.

Néanmoins, les scientifiques peuvent faire certaines choses pour tester certaines des possibilités offertes par cette nouvelle théorie. Nous n'avons aucune idée de ce à quoi ressemble le fractionnement isotopique dans le type de profondeur et de pression qui aurait été détecté dans un embryon terrestre ancien, mais l'équipe prévoit de procéder à des expériences en laboratoire permettant de caractériser ce processus plus en détail afin que le modèle puisse mieux fonctionner. refléter ce qui se passe réellement. L’équipe cherche également à collecter et à analyser davantage d’échantillons de manteau présentant des ratios très faibles de deutérium à hydrogène, ce qui renforcerait l’histoire de cette origine.

Au-delà de la Terre, les implications majeures de la nouvelle théorie ont trait à l'habitabilité d'autres mondes. «Même les planètes qui se forment loin des sources d’astéroïdes riches en eau peuvent toujours avoir de l’eau», déclare Desch. "Pas autant que la Terre, peut-être, mais il y a un plancher d'environ 0,1 à 0,2 océan d'hydrogène", s'applique à Vénus et à de nombreuses autres exoplanètes. «Dans la mesure où le modèle est vérifié, il soutient fermement l’idée d’une croissance planétaire rapide» et suscite l’enthousiasme pour la possibilité que des mondes habitables se forment plus rapidement que nous le pensons. "Cela change beaucoup notre compréhension des planètes."

David P. O’Brien, chercheur au Planetary Science Institute de Tucson, en Arizona, qui n’a pas participé à l’étude, pense que le nouveau modèle est assez intéressant pour intégrer plusieurs mécanismes différents pour l’eau. «Dans le passé, la plupart des modèles ont examiné ces différents mécanismes de manière isolée, en essayant de montrer comment ils pouvaient expliquer individuellement l'ensemble de l'eau de la Terre», explique-t-il. "Cette nouvelle étude les examine ensemble et montre qu'elles étaient probablement en service à la fois … et le résultat final est cohérent avec les valeurs mesurées de deutérium-hydrogène et les abondances de gaz rares sur la Terre." O'Brien trouve que ce que nous pensions savoir sur l'origine de l'eau sur Terre est une bonne démonstration que ces types de processus sont complexes et multiformes.

À tout le moins, le nouveau document rappelle qu'il existe dans l’espace un tas de roches qui abritent probablement des gouffres d’eau, et qui pourraient constituer des sites décents pour un jour de forage, bébé, exercice.