L’eau a été fondamentale pour l’émergence de la vie sur Terre. En même temps, elle est un paramètre clé pour évaluer la possibilité de vie sur d’autres planètes. Identifier l’origine de l’eau sur Terre est la clé pour comprendre comment les environnements favorables à la vie se forment et combien il est probable qu’ils se trouvent ailleurs.
Un nouveau travail, publié dans Science (réf.) par une équipe comprenant Conel Alexander de Carnegie, a découvert que la majeure partie de l’eau de notre Système Solaire a probablement été formée comme de la glace dans l’espace interstellaire. En d’autres termes, l’eau de la Terre est plus ancienne que notre étoile, le Soleil.
D’où vient l’eau du système solaire ?
L’eau se trouve dans tout notre système solaire. Non seulement sur Terre, mais aussi sur les comètes et les lunes glacées, ainsi que dans les bassins ombragés de Mercure. Elle a également été trouvée incluse dans des échantillons de minéraux provenant de la Lune et de Mars. Les comètes et les astéroïdes en particulier, des objets primitifs, fournissent une capsule temporelle naturelle des conditions lors des premiers jours de notre système solaire. Leurs glaces racontent l’histoire de la glace qui entourait le Soleil après sa naissance, dont l’origine était jusqu’à présent une question sans réponse.
Dans sa jeunesse, le système solaire était entouré d’un disque protoplanétaire, appelé le nuage solaire, à partir duquel les planètes sont nées. Les chercheurs ne savaient pas clairement si la glace dans ce disque avait été formée à partir du nuage moléculaire interstellaire ou si cette eau interstellaire avait été reformée par les réactions chimiques qui ont eu lieu dans l’atmosphère solaire.
« Pourquoi est-ce important ? Si l’eau dans le premier système solaire a été principalement héritée sous forme de glace de l’espace interstellaire, alors il est probable que des glaces similaires, ainsi que la matière organique prébiotique qu’elles contiennent, soient abondantes dans la plupart ou tous les disques protoplanétaires autour de la formation des étoiles », a déclaré Alexander. « Mais si l’eau du premier système solaire était en grande partie le résultat de processus chimiques locaux pendant la naissance du Soleil, alors il est possible que l’abondance d’eau varie considérablement dans la formation des systèmes planétaires. Cela aurait évidemment des implications pour le potentiel de l’émergence de la vie ailleurs. »
Les résultats des modèles informatiques
Dans l’étude de l’histoire des glaces de notre système solaire, l’équipe dirigée par L. Ilsedore Cleeves de l’Université du Michigan s’est concentrée sur l’hydrogène et son isotope le plus lourd, le deutérium. Les isotopes sont des atomes du même élément qui ont le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons. La différence de masse entre les isotopes se traduit par de légères différences dans leur comportement lors des réactions chimiques.
Le rapport entre l’hydrogène et le deutérium dans les molécules d’eau peut indiquer aux scientifiques les conditions dans lesquelles les molécules se sont formées. La glace d’eau interstellaire a un rapport élevé de deutérium à l’hydrogène en raison des températures très basses auxquelles elle se forme. Jusqu’à présent, on ne savait pas dans quelle mesure cet enrichissement en deutérium avait été perdu lors de la naissance du Soleil. En même temps, on ne savait pas quelle quantité de glace riche en deutérium était présente dans le nouveau système solaire.
L’équipe a donc créé des modèles qui simulent un disque protoplanétaire. Le test a vérifié si les rapports deutérium/hydrogène trouvés dans les échantillons de météorites, l’eau terrestre et les comètes pouvaient être atteints. Comme le système solaire ne pouvait pas atteindre indépendamment le rapport entre les deux éléments, une partie de l’eau sur Terre a son origine dans l’espace interstellaire et est plus ancienne que le Soleil. « Nos découvertes montrent qu’une fraction significative de l’eau de notre système solaire est plus ancienne que le Soleil. Cela signifie que les glaces interstellaires abondantes et riches en substances organiques devraient être trouvées dans tous les jeunes systèmes planétaires », déclare Alexander.
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