Les comètes ont-elles apporté de l'eau sur Terre ? Le lien entre les océans et les corps célestes enfin révélé !
Contrairement à certains résultats récents, cette découverte relance l'hypothèse selon laquelle des comètes de la famille de Jupiter, comme 67P, auraient pu contribuer à apporter de l'eau sur Terre.
Bien qu'il soit probable qu'il y ait eu de l'eau dans les gaz et les poussières à partir desquels notre planète s'est matérialisée il y a environ 4,6 milliards d'années, une grande partie de l'eau se serait vaporisée parce que la Terre s'est formée à proximité de la chaleur intense du Soleil. La manière dont la Terre est devenue riche en eau liquide reste une source de débat pour les scientifiques.
De nouvelles recherches ont montré qu'une partie de l'eau de la Terre provenait de la vapeur dégagée par les volcans ; cette vapeur se condensait et tombait en pluie dans les océans. Mais les scientifiques ont découvert des preuves qu'une partie importante de nos océans provient de la glace et des minéraux d'astéroïdes, et peut-être de comètes, qui sont entrés en collision avec la Terre. Une vague de collisions de comètes et d'astéroïdes avec les planètes internes du système solaire, il y a 4 milliards d'années, aurait rendu cela possible.
Le rôle des comètes dans la présence d'eau sur Terre
Si le lien entre l'eau des astéroïdes et celle de la Terre est solide, le rôle des comètes a intrigué les scientifiques. Plusieurs mesures effectuées sur des comètes de la famille de Jupiter - qui contiennent des matériaux primitifs datant des premiers jours du système solaire et dont on pense qu'elles se sont formées au-delà de l'orbite de Saturne - ont montré un lien étroit entre leur eau et celle de la Terre. Ce lien est basé sur une signature moléculaire clé que les scientifiques utilisent pour localiser l'origine de l'eau dans le système solaire.
Cette signature est le rapport entre le deutérium (D) et l'hydrogène normal (H) dans l'eau de n'importe quel objet, et donne aux scientifiques des indices sur le lieu où cet objet s'est formé. Le deutérium est un type rare et plus lourd - ou isotope - d'hydrogène. Lorsqu'il est comparé à l'eau de la Terre, ce rapport d'hydrogène dans les comètes et les astéroïdes peut révéler s'il existe une connexion.
L'eau contenant du deutérium étant plus susceptible de se former dans des environnements froids, la concentration de cet isotope est plus élevée dans les objets qui se sont formés loin du Soleil, tels que les comètes, que dans ceux qui se sont formés plus près du Soleil, tels que les astéroïdes. Au cours des deux dernières décennies, les mesures du deutérium dans la vapeur d'eau de plusieurs autres comètes de la famille de Jupiter ont révélé des niveaux similaires à ceux de l'eau terrestre.
En 2014, la mission Rosetta de l'ESA (Agence spatiale européenne) vers 67P a remis en question l'idée selon laquelle les comètes de la famille de Jupiter ont contribué à remplir le réservoir d'eau de la Terre. Les scientifiques qui ont analysé les mesures d'eau effectuées par Rosetta ont découvert la plus forte concentration de deutérium de toutes les comètes, et environ trois fois plus de deutérium que dans les océans de la Terre, qui contiennent environ un atome de deutérium pour 6 420 atomes d'hydrogène.
La source de l'eau peut ne pas être facile à détecter
L'équipe de Mandt a décidé d'utiliser une technique avancée de calcul statistique pour automatiser le processus laborieux consistant à isoler l'eau riche en deutérium dans plus de 16 000 mesures de Rosetta. Rosetta a effectué ces mesures dans le « coma » de gaz et de poussière entourant le 67P. L'équipe de Mandt, qui incluait des scientifiques de Rosetta, a été la première à analyser toutes les mesures d'eau de la mission européenne tout au long de la mission.
Les chercheurs ont voulu comprendre quels processus physiques étaient à l'origine de la variabilité des rapports isotopiques de l'hydrogène mesurés dans les comètes. Des études en laboratoire et des observations de comètes ont montré que la poussière cométaire peut affecter les rapports d'hydrogène que les scientifiques détectent dans la vapeur de la comète, ce qui pourrait modifier notre compréhension de l'origine de l'eau de la comète et de sa comparaison avec l'eau sur Terre.
En fait, l'équipe de Mandt a trouvé un lien clair entre les mesures de deutérium dans la coma de 67P et la quantité de poussière autour de la sonde Rosetta, montrant que les mesures prises près de la sonde dans certaines parties de la coma pourraient ne pas être représentatives de la composition du corps de la comète.
Lorsqu'une comète se rapproche du Soleil sur son orbite, sa surface se réchauffe, ce qui entraîne la libération de gaz à la surface, y compris de la poussière contenant des morceaux de glace d'eau. L'eau contenant du deutérium adhère plus facilement aux grains de poussière que l'eau normale, suggèrent les chercheurs.
Lorsque la glace de ces grains de poussière est libérée dans la coma, cet effet peut donner l'impression que la comète contient plus de deutérium qu'elle ne le fait. Mandt et son équipe ont noté que lorsque la poussière atteint la partie extérieure de la coma, à au moins 120 kilomètres du corps de la comète, elle est déjà sèche. Avec la disparition de l'eau riche en deutérium, un vaisseau spatial peut mesurer avec précision la quantité de deutérium provenant du corps de la comète.
Selon les auteurs de l'article, cette découverte a des implications majeures non seulement pour comprendre le rôle des comètes dans l'approvisionnement en eau de la Terre, mais aussi pour comprendre les observations des comètes qui fournissent des informations sur la formation du système solaire primitif.
Référence de l'article :
Mandt K., Lustig-Yaeger J., Luspay-Kuti A., et al. A nearly terrestrial D/H for comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Science Advances (2024).