Les astronomes découvrent une augmentation spectaculaire de certains gaz dans l'atmosphère de Vénus !
Des chercheurs ont découvert une augmentation inattendue de l'abondance de deux variantes de molécules d'eau dans la mésosphère de Vénus. Ce phénomène remet en question notre compréhension de l'histoire de l'eau sur Vénus et la possibilité qu'elle ait été habitable dans le passé.
Grâce aux observations de l'instrument SOIR (Solar Occultation in the Infrared) embarqué à bord de la sonde spatiale Venus Express de l'Agence spatiale européenne (ESA), les chercheurs ont découvert une augmentation inattendue de l'abondance de deux variantes de molécules d'eau (H2O et HDO) et de leur rapport HDO/H2O dans la mésosphère de Vénus.
Vénus : la jumelle de la Terre dans des conditions extrêmes
Actuellement, Vénus est une planète sèche et hostile. Sa pression est près de 100 fois supérieure à celle de la Terre et sa température est d'environ 460 °C.
Son atmosphère, recouverte de nuages denses d'acide sulfurique et de gouttelettes d'eau, est extrêmement sèche. La majeure partie de l'eau se trouve sous et à l'intérieur de ces couches nuageuses. Cependant, il est possible que Vénus ait autrefois contenu autant d'eau que la Terre.
« Vénus est souvent considérée comme la jumelle de la Terre en raison de sa taille similaire », explique Hiroki Karyu, chercheur à l'université de Tohoku. « Malgré les similitudes entre les deux planètes, elles ont évolué différemment. Contrairement à la Terre, Vénus présente des conditions de surface extrêmes.
L'étude de l'abondance de H2O et de son homologue deutéré HDO (isotopologues) révèle des informations sur l'histoire de l'eau sur Vénus. Il est généralement admis que Vénus et la Terre présentaient initialement un rapport HDO/H2O similaire. Cependant, le rapport observé dans l'atmosphère de Vénus (en dessous de 70 km) est 120 fois plus élevé, ce qui indique un enrichissement significatif en deutérium au fil du temps.
Cet enrichissement est principalement dû au fait que le rayonnement solaire décompose les isotopologues de l'eau dans la haute atmosphère, produisant des atomes d'hydrogène (H) et de deutérium (D). Comme les atomes H s'échappent plus facilement dans l'espace en raison de leur masse plus faible, le rapport HDO/H2O augmente progressivement.
Pour déterminer la quantité d'H et de D qui s'échappent dans l'espace, il est essentiel de mesurer les quantités d'isotopologues de l'eau à des altitudes où la lumière solaire peut les décomposer, ce qui se produit au-dessus des nuages à des altitudes supérieures à environ 70 km.
Des résultats surprenants !
L'étude, qui vient d'être publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, a abouti à deux résultats surprenants :
- Les concentrations de H2O et de HDO augmentent avec l'altitude entre 70 et 110 km, et
- Le rapport HDO/H2O augmente considérablement d'un ordre de grandeur dans cette plage, atteignant des niveaux plus de 1 500 fois supérieurs à ceux des océans de la Terre.
Un mécanisme proposé pour expliquer ces résultats implique le comportement des aérosols d'acide sulfurique hydraté (H2SO4). Ces aérosols se forment juste au-dessus des nuages, où les températures sont inférieures au point de rosée de l'eau sulfureuse, ce qui entraîne la formation d'aérosols enrichis en deutérium.
Ces particules montent en altitude, où l'augmentation de la température les fait s'évaporer, libérant une fraction plus importante de HDO par rapport à H2O. La vapeur est ensuite transportée vers le bas, ce qui relance le cycle.
L'étude met en évidence deux points essentiels. Premièrement, les variations d'altitude jouent un rôle crucial dans la localisation des réservoirs de D et de H. Deuxièmement, l'augmentation du rapport HDO/H2O accroît finalement la libération de deutérium, ce qui a un impact sur l'évolution à long terme du rapport D/H. Ces résultats encouragent l'intégration des processus dépendant de l'altitude dans les modèles pour des prévisions précises de l'évolution du rapport D/H. Ces résultats encouragent l'incorporation de processus dépendant de l'altitude dans les modèles pour des prédictions précises de l'évolution du rapport D/H.
La compréhension de l'évolution de l'habitabilité de Vénus et de son histoire hydrique nous aidera à comprendre les facteurs qui rendent une planète habitable, afin que nous sachions comment éviter que la Terre ne suive les traces de sa jumelle.
Référence de l'article :
Arnaud Mahieux et al, Unexpected increase of the deuterium to hydrogen ratio in the Venus mesosphere, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2401638121