L'eau liquide recouvre environ 70% de la surface de la Terre, ce qui la rend unique dans le système solaire. Mais la provenance de cette eau est un peu un casse-tête.
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Au début de son histoire, la surface de la Terre était si chaude que toute eau se serait évaporée dans l'espace. Les scientifiques ont pensé que tout ce qui se trouve ici aujourd'hui doit provenir d'astéroïdes ou de comètes qui ont frappé plus tard le monde du refroidissement.
Mais peut-être pas. Une nouvelle analyse dans Science suggère qu'au moins une partie de l'humidité actuelle de la Terre provient de particules de poussière imbibées d'eau, piégées profondément à l'intérieur pendant la formation de la planète.
Les scientifiques étudient le rapport entre le deutérium et l'hydrogène présent dans les molécules d'H2O pour déterminer l'origine de l'eau de la Terre. Le deutérium est un isotope d'hydrogène qui contient un proton et un neutron dans son noyau, alors qu'un atome d'hydrogène ne contient que le proton.
Le rapport du deutérium à l'hydrogène dans l'univers a été fixé peu de temps après le Big Bang. Mais divers processus peuvent modifier ce ratio à certains endroits. Sur Terre, l'hydrogène peut être extrait de l'atmosphère par le vent solaire et du deutérium peut être ajouté par le biais d'impacts cométaires.
«Nous savons que la Terre a déjà été touchée par de très gros impacts. Il suffit de regarder la quantité de cratères sur la lune pour imaginer ce que la Terre a traversé. Certains des corps impactants ont pu contenir de l'eau riche en deutérium », note Lydia Hallis de l'Université de Glasgow.
Toute eau qui aurait pu être emprisonnée plus profondément dans la Terre n'aurait toutefois pas suivi ces processus. La difficulté réside dans le fait de le trouver: en raison de notre activité tectonique rigoureuse, la majeure partie de la surface de la planète a été recyclée à un moment donné au cours de son histoire de 4, 5 milliards d’années, mélangée à des matériaux altérés à la surface.
À présent, Hallis et ses collègues ont découvert des traces d’eau ancienne dans des roches volcaniques de l’île de Baffin, au Canada et en Islande. La lave des deux sites provient du même panache volcanique et les isotopes d’hélium et de plomb indiquent que ces roches sont des vestiges du manteau terrestre ancien.
Si ces roches n'ont vraiment pas subi de recyclage géologique, alors toute eau piégée à l'intérieur préservera probablement le rapport original de deutérium à hydrogène de la planète. Après avoir analysé les roches basaltiques incrustées d’olivine, l’équipe a découvert que leurs ratios étaient parmi les plus bas jamais enregistrés.
Une illustration montre une planète rocheuse comme la Terre se formant dans le disque de débris de la naissance d'une étoile. De telles planètes prennent forme à la suite de la coalescence de poussière et de gaz dans le disque et lors de collisions avec d’autres corps rocheux primitifs. (NASA / JPL-Caltech) À ce jour, aucune comète n'a été mesurée avec un rapport aussi bas, dit Hallis. Des rapports similaires, cependant, ont été trouvés dans certaines météorites chondritiques, des roches laissées par la formation de la planète. Et les scientifiques savent d'après les mesures du soleil que le rapport initial était également bas dans le disque tourbillonnant de poussière et de gaz qui se sont réunis pour former les planètes.
«Il semble que la Terre ait directement hérité de son eau de la poussière dans le disque», dit Hallis. "Par conséquent, l'eau de la Terre a été accrétée lors de la formation de la planète, plutôt que d'être ajoutée plus tard en impactant un matériau riche en eau."
Certaines météorites martiennes - des morceaux du manteau de la planète rouge - peuvent également avoir de faibles ratios de deutérium à hydrogène. Si tel est le cas, «l'accumulation directe d'eau sur les grains de poussière protosolaires pourrait être un mécanisme important pour la rétention d'eau dans les corps planétaires», dit-elle.
En savoir plus sur cette recherche et plus à l'observatoire Deep Carbon.
