vendredi 30 mars 2018

L’eau de la Terre serait… terrestre

http://huet.blog.lemonde.fr
29/08/2018


Lever de Terre vue en 2015 par la sonde Lunar reconnaissance orbiter de la Nasa, avec la Lune au premier plan (source Nasa)

D’où vient l’eau de la Terre ? En majorité d’elle même – de la proto-Terre formée par accrétion de matière – ou d’un bombardement de météorites et de comètes ? C’est ce dernier scénario qui était privilégié par nombre de planétologues. Leur idée ? Lors de la collision entre la proto-Terre et une autre planète de la taille de Mars, environ, il y a 4,51 milliards d’années, la matière initiale a été pulvérisée. Elle est retournée à l’état de poussières, de petits rocs et de gaz. Et les gaz ne seraient pas restés là, s’échappant loin, privant ainsi la Terre reformée, ainsi que la Lune, de ses éléments « volatils ». Dont les molécules d’eau.
Ce scénario s’accompagnait d’un autre, celui du bombardement dit « tardif » par les planétologues.Tardif au regard de la guerre des mondes qui a régné lors de la formation du système solaire. Constitué de météorites et de comètes, il aurait apporté à la Terre ses éléments volatils actuels, dont l’eau de ses océans et de ses roches. Outre l’eau, ce bombardement aurait également apporté une grande masse de molécules organiques (à base de carbone) soupçonnée d’avoir joué un rôle important dans l’émergence de la vie sur notre planète.

Le scénario du Grand Remplacement
Mais ce scénario du «Grand Remplacement» est-il le bon ? Non, pensaient d’autres scientifiques, plutôt minoritaires, comme Bernard Marty (CRPG de Nancy, CNRS). Non qu’ils nient l’existence du bombardement tardif et son apport, mais estiment qu’il n’a contribué qu’en partie à la formation de l’eau et de l’atmosphère terrestre. Ainsi, Bernard Marty a récemment publié (1) une étude utilisant les analyses de la sonde Rosetta montrant qu’une part du xénon de l’atmosphère terrestre proviendrait de comètes… mais en minorité, aux environs de 20%. Qu’en est-il de l’eau ? C’est aussi une minorité – «entre 5% et 30% de toute l’eau de la planète Terre», explique Jean-Alix Barrat, Université de Brest, l’un des membres d’une équipe internationale qui publie ce résultat dans la dernière livraison de Science advances (2). Le point avec lui.



Sylvestre Huet : Quel est le résultat majeur de votre étude ?
Jean-Alix Barrat: La quantification de l’eau apportée par le bombardement de météorites et de comètes dit tardif, c’est à dire survenu après la formation de la Lune, il y a 4,51 milliards d’années. Cette quantification aboutit à une fourchette entre 5% et 30% de la quantité totale d’eau contenue par la Terre – les océans et l’eau contenue dans les roches du manteau (3) de la Terre qui en contient entre 2 et 10 fois plus. Autrement dit, l’eau de la Terre proviendrait en majorité de la proto-Terre qui s’était formée avant ce choc géant avec un impacteur – que les planétologues ont baptisé Théia.

Sylvestre Huet : Quels matériaux avez vous utilisé pour votre recherche ?
Jean-Alix Barrat : Nous avons étudié avec une très grande précision la composition isotopique de l’oxygène des roches terrestres et lunaires, comparée avec celles de météorites. Pour les roches lunaires, elles proviennent des missions Apollo. Nous n’avions besoin que de très peu de matière, 2 milligrammes par roche, à soumettre à l’appareil – un spectromètre de masse et un laser – de notre spécialiste britannique de l’Open University, Richard Greenwood. La Nasa n’a donc pas fait de difficultés pour nous en donner. Pour les roches du manteau de la Terre, nous avons bénéficié d’une collection exceptionnelle, stockée à l’Université de Brest, de basaltes récupérés au fond des océans, près des « rides » où se forme le plancher océanique. Des échantillons prélevés lors de missions océanographiques, par dragages ou par le sous-marin habité de l’Ifremer, le Nautile.

Sylvestre Huet : Et comment aboutissez vous à votre conclusion ?
Jean-Alix Barrat : La Terre et la Lune ont des compositions isotopiques très proches, mais avec une petite différence qui devient significative si elle est mesurée avec assez de précision. Surtout, on peut, en comparant avec les météorites, conduire un raisonnement et un calcul permettant de déduire la quantité totale de météorites et de comètes tombées sur la Terre lors de ce bombardement tardif. Connaissant la teneur en eau des météorites, on peut alors en déduire la quantité totale d’eau extraterrestre arrivée ainsi sur la planète bleue. Bien sûr, la « fourchette », la barre d’erreur dans notre jargon, peut sembler importante, puisque nous arrivons à un intervalle entre 5% et 30%. Mais cela s’oppose fortement à l’hypothèse jusqu’alors dominante dans nos laboratoires, et dans nos cours donnés aux étudiants, qui voit dans cette origine extraterrestre celle de la majorité, voire de toute l’eau terrestre actuelle. La plupart de nos collègues qui ont travaillé sur ce type de matériau étaient surtout à la recherche de l’impacteur. A quoi ressemblait Théia, sa masse, etc… Une étude récente (3) plaide d’ailleurs pour un corps d’au plus 15% de la Terre actuelle… donc un peu plus gros que Mars qui en fait 11%. Mais nous sommes les premiers à utiliser cette méthode pour tenter de quantifier l’apport d’eau par le bombardement tardif… et le résultat va surprendre.

Sylvestre Huet : que devient le scénario de l’impact géant ?
Jean-Alix Barrat : Notre résultat est un problème… pour les théoriciens. S’il n’est pas contesté, il faudra bien concevoir une théorie de cet impact permettant la conservation d’assez de l’eau de la proto-Terre et de l’impacteur pour former l’eau terrestre ultérieure. C’est un sujet très intéressant puisque les astrophysiciens ont déjà détecté plus de 2000 systèmes extrasolaires avec des planètes où la présence d’eau serait bien sûr interprétée comme un signe favorable à l’émergence de la vie. Donc bien comprendre comment un tel impact lors des débuts de ces systèmes peut donner naissance à des planètes riches en eau représente un objectif fascinant.

(1) Bernard Marty et al., Science 2017.
(2) Richard C. Greenwood et al. Science advances 28 mars 2018.
(3) Voir la présentation de l’article sur le site du CNRS INSU.


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