La matière organique pourrait être à l’origine de l’eau sur Terre

origine eau
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L’origine de l’eau sur Terre demeure l’une des principales questions ouvertes en science actuellement. Si l’hypothèse de l’apport d’eau cométaire a longtemps été l’hypothèse majoritaire, de récents développements sont venus s’opposer en partie à celle-ci. Tant et si bien qu’aujourd’hui il n’existe toujours pas de consensus sur cette origine. Récemment, une équipe de chercheurs a montré qu’il était possible de produire de l’eau en chauffant de la matière organique, et que ce processus pourrait donc être l’une des origines possibles de l’eau sur Terre. 

Des astrophysiciens ont découvert que la matière organique interstellaire pouvait produire une quantité abondante d’eau en se réchauffant, ce qui suggère que la matière organique pourrait être la source de l’eau terrestre. Il reste un certain nombre de mystères sur notre planète, y compris l’origine insaisissable de l’eau sur Terre.

Le recul de l’hypothèse cométaire et l’attention portée à la matière organique

Des études ont suggéré que l’eau terrestre avait été apportée par des comètes glacées ou des météorites contenant des silicates hydratés provenant de l’extérieur de la « ligne de glace » — la limite au-delà de laquelle la glace peut se condenser en raison des basses températures. Des études plus récentes, cependant, ont fourni des observations opposées à la théorie de l’origine cométaire, mais ne parvenant toujours pas à suggérer des substitutions plausibles pour la source d’eau terrestre.

« Jusqu’à présent, beaucoup moins d’attention a été accordée à la matière organique, par rapport aux glaces et aux silicates, même s’il y a une abondance à l’intérieur de la ligne de glace », explique le planétologue Akira Kouchi de l’Université d’Hokkaido. Dans l’étude publiée dans la revue Scientific Reports, un groupe d’astrophysiciens dirigé par Akira Kouchi démontre que le chauffage de la matière organique interstellaire à haute température pourrait produire de l’eau et du pétrole en abondance.

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Un analogue pour reproduire la production d’eau à partir de matière organique

Cela suggère que de l’eau pourrait être produite à l’intérieur de la ligne de glace, sans aucune contribution de comètes ou de météorites provenant de l’extérieur de cette zone. Dans un premier temps, les chercheurs ont fabriqué un analogue de la matière organique dans les nuages ​​moléculaires interstellaires à l’aide de réactifs chimiques. Pour fabriquer l’analogue, ils se sont référés à des données analytiques de substances organiques interstellaires produites en irradiant des UV sur un mélange contenant H2O, CO et NH3, imitant le processus de synthèse naturel.

analogue eau
L’analogue de matière organique interstellaire produit des gouttelettes d’eau et de l’huile lorsque la température augmente. À 102 ℃, cette dernière était uniforme. À 350 ℃, des gouttelettes d’eau étaient clairement visibles. À 400 ℃, de l’huile noire était produite. Crédits : Hideyuki Nakano et al. 2020

Ensuite, ils ont progressivement chauffé l’analogue de matière organique de 24 à 400 ℃ sous pression dans une cellule à enclume en diamant. L’échantillon était uniforme jusqu’à 100 ℃, mais a été séparé en deux phases à 200 ℃. À environ 350 ℃, la formation de gouttelettes d’eau est devenue évidente et la taille des gouttelettes a augmenté à mesure que la température augmentait. À 400 ℃, en plus des gouttelettes d’eau, de l’huile noire était produite.

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Matière organique interstellaire : une source d’eau et de pétrole sur Terre ?

Le groupe a mené des expériences similaires avec de plus grandes quantités de matière organique, qui ont également produit de l’eau et de l’huile. Leur analyse des spectres d’absorption a révélé que le composant principal du produit aqueux était de l’eau pure. De plus, l’analyse chimique du pétrole produit a montré des caractéristiques similaires à celles du pétrole brut typique trouvé en profondeur sur Terre.

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eau petrole
Après chauffage à 400 ℃, l’analogue de matière organique interstellaire est clairement séparé en deux couches d’huile (noire) et d’eau (transparent jaunâtre). a : avant chauffage, b: après chauffage à 400 ℃. Crédits : Hideyuki Nakano et al. 2020

« Nos résultats montrent que la matière organique interstellaire à l’intérieur de la ligne de glace est une source potentielle d’eau sur Terre. De plus, la formation de pétrole abiotique que nous avons observée suggère des sources de pétrole plus étendues pour la Terre ancienne qu’on ne le pensait auparavant. Les futures analyses de la matière organique dans les échantillons de l’astéroïde Ryugu, que l’explorateur d’astéroïdes japonais Hayabusa 2 rapportera plus tard cette année, devraient faire progresser notre compréhension de l’origine des eaux terrestres », conclut Kouchi.

Sources : Scientific Reports

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