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L’eau est une substance chimique constituée de molécules H2O, omniprésente sur Terre et dans l’atmosphère sous ses trois états : solide (glace), liquide et gazeux (vapeur d’eau). L’eau est également un constituant biologique important, essentiel sous sa forme liquide pour tous les organismes vivants connus. Il s’agit donc d’une ressource naturelle très importante. Cela fait de nombreuses années que les scientifiques se questionnent par rapport à l’origine de l’eau sur Terre. À présent, une nouvelle étude remet en question les hypothèses actuelles.

L’origine de l’eau sur Terre fait l’objet d’un débat scientifique de longue date, qui repose essentiellement sur deux hypothèses concurrentes, une origine interne ou externe. La première hypothèse suggère que l’eau et les autres volatils terrestres sont dérivés du dégazage de l’intérieur de la Terre au moment de sa formation, il y a 4,55 milliards d’années.

La seconde hypothèse suggère un apport tardif de l’eau, durant les dernières phases d’accrétion de la Terre, par des petits corps planétaires chronditiques (comètes et météorites) relativement riches en eau. Il faut savoir que de nos jours, environ 70,9% de la surface de la Terre est recouverte d’eau.

Mais à présent, une équipe de scientifiques français pense avoir résolu le mystère de l’origine de l’eau. En effet, le groupe a rapporté avoir identifié les roches spatiales qui auraient été responsables de l’apport en eau de la Terre depuis sa formation.

La cosmochimiste Laurette Piani, qui a dirigé la recherche, a déclaré que ces résultats contredisent l’une des théories répandues, selon laquelle l’eau a été amenée sur une Terre initialement sèche par des comètes ou des astéroïdes de grande portée.

Selon les premiers modèles de la naissance du Système solaire, les grands disques de gaz et de poussière qui tourbillonnaient autour du Soleil, formaient finalement les planètes, qui étaient cependant trop chaudes pour supporter la glace. Cela expliquerait notamment les conditions stériles sur Mercure, Vénus et Mars – mais pas sur Terre, avec ses vastes océans, son atmosphère humide et sa géologie bien hydratée…

Les scientifiques ont donc émis l’hypothèse que l’eau serait arrivée sur Terre après sa formation. Les principales candidates étaient alors des météorites appelées chondrites carbonées, riches en minéraux hydratés.

Mais le problème était que leur composition chimique ne correspond pas étroitement aux roches de notre planète. En effet, les chondrites carbonées se sont également formées dans le système solaire externe, ce qui rend moins probable qu’elles aient pu bombarder la Terre primitive de la sorte.

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Il existe un autre groupe de météorites, les chondrites d’enstatite, qui ont une correspondance chimique bien plus étroite avec les roches de la Terre et qui contiennent des isotopes similaires d’oxygène, de titane et de calcium. Selon les chercheurs, cela indique qu’ils étaient de véritables « blocs de construction planétaires », que ce soit concernant la Terre ou d’autres planètes.

Cependant, comme ces roches se sont formées près du Soleil, les chercheurs ont supposé qu’elles étaient trop sèches pour être responsables des riches réservoirs d’eau de notre planète. C’est donc pour vérifier si cela était réellement vrai, que Piani et ses collègues du Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG, CNRS/Université de Lorraine) ont utilisé une technique appelée spectrométrie de masse pour mesurer la teneur en hydrogène dans 13 chondrites enstatites.

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Ces roches sont maintenant assez rares, ne représentant qu’environ 2% des météorites connues dans les collections, et il est difficile de les trouver en parfait état et non contaminées. Mais les chercheurs ont découvert que les roches contenaient suffisamment d’hydrogène pour fournir à la Terre au moins trois fois la masse d’eau de ses océans – voire beaucoup plus.

Les scientifiques ont également mesuré deux isotopes de l’hydrogène, car la proportion relative de ceux-ci est très différente d’un objet céleste à l’autre. « Nous avons trouvé que la composition isotopique de l’hydrogène des chondrites d’enstatite était similaire à celle de l’eau stockée dans le manteau terrestre », a déclaré Piani, en la comparant à une correspondance ADN.

La composition isotopique des océans s’est avérée cohérente avec un mélange contenant 95% d’eau provenant des chondrites d’enstatite – soit d’après cette recherche, une preuve supplémentaire que celles-ci sont bien responsables de la majorité de l’eau présente aujourd’hui sur Terre.

Les auteurs ont en outre constaté que les isotopes d’azote des chondrites d’enstatite sont similaires à ceux de la Terre, et ont proposé que ces roches pourraient être la source du composant le plus abondant de notre atmosphère. Piani a ajouté que la recherche n’exclut pas l’ajout ultérieur d’eau par d’autres sources comme les comètes, mais indique que les chondrites d’enstatite ont contribué de manière significative au bilan hydrique de la Terre au moment de sa formation. « Ce travail apporte un élément crucial et élégant au puzzle », a expliqué Anne Peslier, planétologue à la NASA.

Sources : Science, NASA/Science

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