4 juin 2019

 

L'eau terrestre aurait bien été apportée par des comètes

 
L'origine de l'eau sur Terre fait débat depuis des décennies. Provient-elle du bombardement cométaire à l'origine de notre Système solaire ou a-t-elle été apportée par la rencontre d'un planétésimal ? La réponse semble avoir été résolue.

Selon la théorie la plus communément admise, notre planète se serait formée par la collision et l'agrégation de petits corps célestes, les planétésimaux, dont les astéroïdes représentent encore, de nos jours, une forme fossile. Cependant, ceux-ci étant pauvres en eau, cette dernière devrait avoir été apportée soit par une planétésimal plus gros, soit par une pluie de plus petits objets, comme les comètes.

Celles-ci, avec leur noyau de glace, semblent les candidats idéaux. Pourtant, les analyses ont jusqu'ici montré que leur eau diffère de celle de nos océans. En effet, la présence de deutérium (²H), habituellement de 0,015% dans l'eau terrestre, s'avère trois fois plus abondante dans l'eau cométaire, ce qui semblait invalider cette origine.

Pourtant, une analyse spectroscopique très détaillée de la comète 46P/Wirtanen lors de son passage à proximité de notre planète en décembre 2018 au moyen de l'observatoire volant SOFIA embarqué à bord d'un Boeing 747 dédié a révélé un rapport D/H identique à celui de l'eau terrestre. Et ce n'est pas une première, car il s'agit de la troisième comète observée présentant la même caractéristique. Or comme les deux précédentes, celle-ci appartient à la classe des comètes dites hyperactives, qui se distinguent par un dégagement de vapeur d'eau à l'approche du Soleil beaucoup plus important que ce que devrait leur permettre la surface de leur noyau. Un excès produit par des particules riches en glace présentes dans leur atmosphère.
 

 

 
La comète 46P / Wirtanen le 3 janvier 2019. © Nicolas Biver.
 
Intrigués, les chercheurs ont alors déterminé la fraction d'activité de toutes les comètes dont le rapport D/H est connu, c'est-à-dire la fraction de la surface du noyau nécessaire pour produire la quantité d'eau présente dans leur atmosphère. Résultat, on observe une corrélation inverse entre cette fraction d'activité et le D/H de la vapeur d'eau : plus une comète tend vers l'hyperactivité (fraction d'activité supérieure à 1), plus son D/H diminue et s'approche du D/H terrestre.

Les comètes hyperactives, dont la vapeur d'eau provient en partie de grains éjectés dans leur atmosphère, ont donc un D/H équivalent à celui de l'eau terrestre, contrairement à celles dont le halo gazeux n'est produit que par la glace de surface. Les chercheurs suggèrent que les rapports D/H mesurés dans l'atmosphère de ces dernières ne sont pas forcément représentatifs des glaces présentes dans leur noyau. Si cette hypothèse est vraie, l'eau de tous les noyaux cométaires pourrait en fait être très proche de celle sur Terre, ce qui rouvre le débat sur l'origine de nos océans.

Jean Etienne

Cette étude a été réalisée par une équipe internationale, associant des chercheurs du CNRS au Laboratoire d'étude du rayonnement et de la matière en astrophysique et atmosphères (Observatoire de Paris - PSL/ CNRS/Sorbonne Université/Université de Cergy-Pontoise) et au Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (Observatoire de Paris - PSL/CNRS/Sorbonne Université/ Université de Paris).

Sources principales :

Terrestrial deuterium-to-hydrogen ratio in water in hyperactive comets. Astronomy & Astrophysics, vol. 625, 20 mai 2019.
A family of comets reopens the debate about the origin of Earth’s water. CNRS, 23 mai 2019.

 
 

 
Le centre de contrôle de l'observatoire SOFIA, à bord du Boeing 747 de la NASA. Crédit : NASA.
Cliquer sur l'image pour agrandir.
 

 

 
 
 

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