{"id":15134,"date":"2023-07-10T16:17:27","date_gmt":"2023-07-10T16:17:27","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/djibouti\/politique\/lenigme-de-lorigine-de-leau-seclaircit"},"modified":"2023-07-10T16:22:28","modified_gmt":"2023-07-10T16:22:28","slug":"lenigme-de-lorigine-de-leau-seclaircit","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/djibouti\/toutes-les-actualites\/lenigme-de-lorigine-de-leau-seclaircit","title":{"rendered":"L’\u00e9nigme de l’origine de l’eau s’\u00e9claircit"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Djibouti. <\/strong><\/span>Cet article est extrait du mensuel Sciences et Avenir – La Recherche n\u00b0917-918, date\u0301 juillet-aou\u0302t 2023.<\/p>\n

Trois milliards de milliards de tonnes. Telle est la masse d’eau pre\u0301sente a\u0300 la surface de la Terre, dans ses rivie\u0300res, ses lacs et surtout ses oce\u0301ans, qui recouvrent 71 % du globe terrestre et donnent a\u0300 celui-ci sa couleur bleue. Mais toute cette eau ne constitue que la partie e\u0301merge\u0301e de l’iceberg, si l’on peut dire. Des quantite\u0301s encore plus importantes seraient enfouies sous la crou\u0302te de notre plane\u0300te, a\u0300 des centaines de kilome\u0300tres de profondeur dans les roches du manteau. Elles renfermeraient l’e\u0301quivalent de deux a\u0300 dix oce\u0301ans mondiaux, selon les diffe\u0301rentes estimations !<\/p>\n

Quelle est l’origine de cette pre\u0301cieuse ressource, si essentielle a\u0300 la vie ? Est-elle pre\u0301sente depuis la naissance de la Terre, il y a 4,6 milliards d’anne\u0301es ? Ou a-t-elle e\u0301te\u0301 apporte\u0301e par des corps extraterrestres – come\u0300tes ou aste\u0301roi\u0308des – tombe\u0301s ici-bas et riches en eau ? \u00ab\u00a0C’est un proble\u0300me d’une grande complexite\u0301. Un ve\u0301ritable serpent de mer qui a connu de nombreux rebondissements et agite la communaute\u0301 scientifique depuis plusieurs de\u0301cennies \u00ab\u00a0, la\u0302che Jean-Alix Barrat, ge\u0301ochimiste au Laboratoire des sciences de l’Univers marin a\u0300 l’Universite\u0301 de Bretagne occidentale.<\/p>\n

Un nouveau sce\u0301nario sur l’origine de l’eau <\/b><\/p>\n

Un nouveau sce\u0301nario commence toutefois a\u0300 s’imposer depuis ces cinq dernie\u0300res anne\u0301es, re\u0301unissant enfin les diffe\u0301rentes pie\u0300ces du puzzle. Il ne nie pas que des objets ce\u0301lestes ont abreuve\u0301 notre plane\u0300te pendant plusieurs milliards d’anne\u0301es. \u00ab\u00a0Mais cette contribution a du\u0302 e\u0302tre minoritaire. Car la Terre, de\u0300s l’origine, recelait sans doute tous les e\u0301le\u0301ments ne\u0301cessaires pour cre\u0301er la majorite\u0301 de son eau \u00ab\u00a0, avance Laurette Piani, du Centre de recherches pe\u0301trographiques et ge\u0301ochimiques (CRPG) a\u0300 Vand\u0153uvre-le\u0300s-Nancy (Meurthe-et-Moselle).<\/p>\n

A\u0300 l’instar des autres plane\u0300tes telluriques du Syste\u0300me solaire (Mercure, Ve\u0301nus, Mars), la Terre a e\u0301te\u0301 fabrique\u0301e dans ses re\u0301gions internes, a\u0300 proximite\u0301 du Soleil, en accre\u0301tant des quantite\u0301s de plus en plus importantes de poussie\u0300res et de roches. Les tempe\u0301ratures e\u0301taient cependant trop e\u0301leve\u0301es (supe\u0301rieures a\u0300 150 kelvins) pour que des atomes d’hydroge\u0300ne et d’oxyge\u0300ne s’assemblent en mole\u0301cules d’eau qui se stabilisent a\u0300 l’e\u0301tat solide. Lors du processus d’accre\u0301tion, les plane\u0300tes telluriques n’ont donc pas pu incorporer de la glace d’eau dans leurs constituants rocheux. \u00ab\u00a0D’ou\u0300 l’ide\u0301e d’une Terre originellement se\u0300che qui a longtemps pre\u0301valu, l’eau devant e\u0302tre apporte\u0301e ensuite par des objets issus de re\u0301gions plus e\u0301loigne\u0301es du Soleil, au-dela\u0300 de l’orbite de Mars \u00ab\u00a0, rappelle Je\u0301ro\u0302me Ale\u0301on, ge\u0301ochimiste au Muse\u0301um d’histoire naturelle de Paris et a\u0300 l’Institut de mine\u0301ralogie, de physique des mate\u0301riaux et de cosmochimie a\u0300 Sorbonne Universite\u0301.<\/p>\n

Les plane\u0300tes et diffe\u0301rents corps se sont forme\u0301s par agglome\u0301ration des poussie\u0300res contenues dans le Syste\u0300me solaire primitif. L’incorporation de l’eau dans les corps plane\u0301taires de\u0301pend de la tempe\u0301rature environnante : au-dessus de -120 \u00b0C, et aux faibles pressions du milieu interplane\u0301taire, l’eau est sous forme de vapeur et ne s’agglome\u0300re pas aux autres solides. Cre\u0301dit : BRUNO BOURGEOIS<\/p>\n

L’hypothe\u0300se de l’apport par des objets extraterrestres<\/b><\/p>\n

Cette vision a e\u0301te\u0301 conforte\u0301e, a\u0300 partir des anne\u0301es 1970, par des e\u0301tudes pe\u0301trographiques sugge\u0301rant que la quasi-totalite\u0301 des roches terrestres e\u0301taient de\u0301pourvues d’eau. Mais aussi par les premie\u0300res analyses des e\u0301chantillons de pierres lunaires collecte\u0301s entre 1969 et 1972 par les missions Apollo. Elles montraient que notre compagnon ce\u0301leste re\u0301sultait d’un impact ge\u0301ant entre notre jeune plane\u0300te et un corps de la taille de Mars baptise\u0301 \u00ab\u00a0The\u0301ia\u00a0\u00bb. Or cette collision cataclysmique, survenue quelque 50 millions d’anne\u0301es apre\u0300s la naissance de la Terre, aurait transforme\u0301 sa surface en un oce\u0301an de magma. Et vaporise\u0301 ainsi une grande partie des e\u0301le\u0301ments volatils – l’eau en particulier, qui serait donc arrive\u0301e apre\u0300s coup.<\/p>\n

Mais par quels types d’objets ? Il faut que les candidats puissent fournir des quantite\u0301s d’eau suffisamment importantes par rapport a\u0300 celles qui seraient pre\u0301sentes sur notre plane\u0300te. Et que cette eau posse\u0300de la me\u0302me signature chimique que celle des oce\u0301ans terrestres et du manteau. \u00ab\u00a0Selon les conditions pendant lesquelles les mole\u0301cules d’eau se forment, elles rece\u0300lent diffe\u0301rentes quantite\u0301s de deute\u0301rium – un isotope stable de l’hydroge\u0300ne qui contient un neutron supple\u0301mentaire dans son noyau atomique, explique Je\u0301ro\u0302me Ale\u0301on. Cette proportion est certes minuscule mais toujours la me\u0302me, ce qui permet de discriminer les sources potentielles et remonter la piste de l’eau terrestre. \u00a0\u00bb<\/p>\n

Dans l’eau de notre corps (nous en sommes compose\u0301s a\u0300 pre\u0300s de 65 %), celle qui coule des robinets ou qui compose l’ensemble des oce\u0301ans, le rapport entre les atomes de deute\u0301rium et d’hydroge\u0300ne (note\u0301 D\/H) correspond ainsi a\u0300 156 pour 1 million. Il est en revanche moins important – environ 130 pour 1 million – dans les laves et les mine\u0301raux du manteau, comme diffe\u0301rentes mesures ont pu le montrer a\u0300 partir des anne\u0301es 1990. L’hydroge\u0300ne n’y est certes pas associe\u0301 a\u0300 l’oxyge\u0300ne, ingre\u0301dient principal (a\u0300 plus de 50 %) de ces mine\u0301raux. Mais il re\u0301agit avec celui-ci et produit des mole\u0301cules d’eau liquide de\u0300s que les conditions de pression et de tempe\u0301rature le permettent, lorsque les roches remontent des profondeurs.<\/p>\n

Les come\u0300tes ont fait figure de \u00ab\u00a0suspect ide\u0301al\u00a0\u00bb<\/b><\/p>\n

Pour alimenter les diffe\u0301rentes citernes terrestres, en surface comme dans les entrailles de notre plane\u0300te, \u00ab\u00a0les come\u0300tes ont d’abord fait figure de suspect ide\u0301al \u00ab\u00a0, souligne Je\u0301ro\u0302me Ale\u0301on. Issues de re\u0301gions froides et lointaines au-dela\u0300 de l’orbite de Neptune, elles contiennent de 40 a\u0300 50 % d’eau sous forme de glace qui aurait tre\u0300s bien pu arroser la Terre apre\u0300s sa formation. Proble\u0300me : les signatures isotopiques ne correspondent pas ! Depuis les anne\u0301es 1980, les observations effectue\u0301es par des te\u0301lescopes sur une dizaine de come\u0300tes ont montre\u0301, en effet, que le rapport D\/H e\u0301tait deux fois plus important que dans les oce\u0301ans. Et en 2015, lorsque la sonde europe\u0301enne Rosetta s’est satellise\u0301e autour de la come\u0300te 67P\/Tchourioumov-Gue\u0301rassimenko (dite Tchouri), elle a constate\u0301 que ce ratio e\u0301tait plus e\u0301leve\u0301 encore – de 530 pour 1 million. \u00ab\u00a0En croisant une se\u0301rie de donne\u0301es, mes colle\u0300gues du CRPG ont calcule\u0301 que les come\u0300tes n’auraient apporte\u0301 que 1 % de l’eau oce\u0301anique\u00a0\u00bb, signale ainsi Laurette Piani.<\/p>\n

L’attention s’est focalise\u0301e alors sur les aste\u0301roi\u0308des. Ces morceaux de roches qui n’ont pas pu s’agglutiner pour cre\u0301er des plane\u0300tes sont effectivement tre\u0300s nombreux, gravitent dans des re\u0301gions moins lointaines que les come\u0300tes (entre Mars et Jupiter) et pleuvent continu\u0302ment sur notre plane\u0300te en produisant des me\u0301te\u0301orites. Or une cate\u0301gorie d’entre elles, les chondrites carbone\u0301es, contient \u00ab\u00a0jusqu’a\u0300 15 % d’eau pie\u0301ge\u0301e entre des feuillets d’argile, et provient de corps qui seraient majoritaires dans la ceinture d’aste\u0301roi\u0308des \u00ab\u00a0, souligne Je\u0301ro\u0302me Ale\u0301on. Les analyses isotopiques sont toutefois difficiles a\u0300 exploiter, ne fournissant pas de re\u0301ponse claire et univoque.<\/p>\n

Le transport d’eau par les chondrites carbone\u0301es<\/b><\/p>\n

Car dans la famille des chondrites carbone\u0301es, qui comprend une dizaine de sous-groupes, le rapport D\/H couvre une gamme relativement large : parfois au-dessous ou au-dessus de celui des oce\u0301ans. Il a pu e\u0302tre mesure\u0301, en avril, dans les e\u0301chantillons de l’aste\u0301roi\u0308de Ryugu collecte\u0301s par la sonde japonaise Hayabusa 2 quatre ans auparavant.<\/p>\n

Dans cet aste\u0301roi\u0308de apparente\u0301 aux chondrites carbone\u0301es du groupe \u00ab\u00a0CI\u00a0\u00bb, la proportion de deute\u0301rium e\u0301quivaut ainsi a\u0300 165 pour 1 million. \u00ab\u00a0Selon nos estimations, cette classe d’aste\u0301roi\u0308des aurait pu fournir jusqu’a\u0300 30 % de l’eau oce\u0301anique \u00ab\u00a0, pose Laurette Piani, auteure principale de ces travaux. D’autres arguments avaient e\u0301branle\u0301, de\u0300s 2018, la the\u0301orie d’un apport extraterrestre pre\u0301dominant.<\/p>\n

Pour le quantifier, une e\u0301quipe de ge\u0301ochimistes britanniques, franc\u0327ais et ame\u0301ricains avaient compare\u0301 alors les compositions isotopiques de l’oxyge\u0300ne contenu dans des roches lunaires et terrestres. Elles e\u0301manaient, pour notre satellite naturel, des six alunissages des vaisseaux Apollo. Et pour la Terre, de laves e\u0301mises au niveau des dorsales oce\u0301aniques, re\u0301cupe\u0301re\u0301es par dragage ou gra\u0302ce au Nautile, le sous-marin de poche de l’Ifremer (Institut franc\u0327ais de recherche pour l’exploitation de la mer). \u00ab\u00a0En provenance directe du manteau, ces laves n’ont pas e\u0301te\u0301 alte\u0301re\u0301es par des interactions avec l’atmosphe\u0300re ou des fluides, explique Jean-Alix Barrat qui a participe\u0301 a\u0300 cette e\u0301tude. Elles refle\u0300tent donc fide\u0300lement la composition chimique et isotopique de notre plane\u0300te. \u00a0\u00bb<\/p>\n

Les mesures ont montre\u0301 que les roches lunaires et terrestres e\u0301taient extre\u0302mement similaires mais tout de me\u0302me diffe\u0301rentes, de trois a\u0300 quatre parties par million. \u00ab\u00a0Or, cette infime disparite\u0301 permet d’estimer les quantite\u0301s d’eau et d’e\u0301le\u0301ments volatils fournies apre\u0300s l’impact entre la proto-Terre et The\u0301ia, puisque les deux corps ont fusionne\u0301 et homoge\u0301ne\u0301ise\u0301 leurs constituants \u00ab\u00a0, pre\u0301cise Jean-Alix Barrat.<\/p>\n

Une plane\u0300te globalement tre\u0300s se\u0300che<\/b><\/p>\n

L’eau douce contenue dans les calottes glaciaires, les glaciers, les lacs, les rivie\u0300res, les nappes phre\u0301atiques, l’humidite\u0301 du sol, les nuages ou encore l’ensemble des organismes vivants ne constitue que 3 % de l’eau pre\u0301sente dans les enveloppes externes de la Terre. L’e\u0301crasante majorite\u0301 (97 %) emplit de fait les e\u0301tendues d’eau sale\u0301e : les mers et surtout les oce\u0301ans, dont la profondeur moyenne atteint 3,8 kilome\u0300tres. Toute cette eau ne correspond ne\u0301anmoins qu’a\u0300 0,02 % de la masse de notre plane\u0300te, qui est donc globalement tre\u0300s se\u0300che ! \u00ab\u00a0Elle serait entie\u0300rement contenue dans une sphe\u0300re de 1300 kilome\u0300tres de diame\u0300tre\u00a0\u00bb , observe la cosmochimiste Laurette Piani, soit la taille de l’Italie entre le nord et le sud. Et me\u0302me si l’on ajoute l’eau stocke\u0301e dans les profondeurs du manteau, ce qui doublerait voire de\u0301cuplerait le bilan global, on obtiendrait au maximum 0,2 % de la masse totale de la plane\u0300te dite bleue.<\/p>\n

Des conclusions surprenantes, contre-intuitives<\/b><\/p>\n

Selon les calculs des chercheurs, les come\u0300tes et aste\u0301roi\u0308des n’auraient ainsi apporte\u0301 que 5 a\u0300 30 % de la totalite\u0301 des eaux terrestres – fourchette relativement large prenant en compte les incertitudes sur l’eau du manteau. Dans tous les cas, cela signifie que la collision avec The\u0301ia n’a pas asse\u0301che\u0301 notre jeune plane\u0300te… et que celle-ci renfermait de\u0301ja\u0300 d’immenses quantite\u0301s d’eau. Un changement radical de vision ! \u00ab\u00a0Ces conclusions sont surprenantes, contre-intuitives. Mais il faut regarder les donne\u0301es en face, insiste le scientifique breton. Elles soule\u0300vent certes de nombreuses interrogations, a\u0300 commencer par la manie\u0300re dont les roches terrestres originelles ont pu se\u0301questrer et conserver autant d’eau. \u00a0\u00bb<\/p>\n

En 2020, Laurette Piani et ses collaborateurs du CRPG ont peut-e\u0302tre trouve\u0301 la cle\u0301 du myste\u0300re. Ils ont examine\u0301 un certain type de me\u0301te\u0301orites, nomme\u0301es \u00ab\u00a0chondrites a\u0300 enstatite\u00a0\u00bb, dont la composition chimique est quasiment identique aux roches de la Terre. Les scientifiques estiment que ces roches se sont forme\u0301es dans la me\u0302me re\u0301gion que notre plane\u0300te il y a 4,6 milliards d’anne\u0301es, servant ainsi de mate\u0301riau de base lors du processus d’accre\u0301tion. Elles contiennent, notamment, des quantite\u0301s importantes de sulfures de calcium et de magne\u0301sium qui supportent tre\u0300s mal la pre\u0301sence d’eau. \u00ab\u00a0On avait ainsi toujours suppose\u0301, jusqu’ici, que les chondrites a\u0300 enstatite e\u0301taient totalement se\u0300ches, rele\u0300ve Laurette Piani. Elles e\u0301taient donc e\u0301carte\u0301es de toutes les enque\u0302tes sur l’origine de l’eau. \u00a0\u00bb Les analyses e\u0301taient cependant lacunaires. En raison de la rarete\u0301 des chondrites a\u0300 enstatite, tout d’abord.<\/p>\n

Parmi les 70.000 me\u0301te\u0301orites re\u0301pertorie\u0301es a\u0300 ce jour, moins de 200 appartiennent en effet a\u0300 cette cate\u0301gorie. La plupart pre\u0301sentent en outre de nombreux signes d’alte\u0301ration terrestre, ce qui faussait les re\u0301sultats des mesures. Or, en auscultant 13 spe\u0301cimens tre\u0300s bien conserve\u0301s par deux techniques comple\u0301mentaires (examen de la roche apre\u0300s broyage d’un fragment repre\u0301sentatif et analyse de minuscules phases mine\u0301ralogiques par des sondes ioniques), les chercheurs nance\u0301iens ont de\u0301couvert que les chondrites a\u0300 enstatite contiennent en re\u0301alite\u0301 jusqu’a\u0300 0,5 % d’eau… et que le rapport D\/H est identique a\u0300 celui du manteau !<\/p>\n

Des expe\u0301riences en cours avec des re\u0301sultats attendus l’an prochain<\/b><\/p>\n

Ce pourcentage peut parai\u0302tre de\u0301risoire. Mais en partant du principe que les chondrites a\u0300 enstatite constituent le mate\u0301riau de base de la Terre, ces roches pourraient renfermer de 3 a\u0300 23 fois l’e\u0301quivalent des oce\u0301ans ! Elles expliqueraient a\u0300 tout le moins l’origine de l’eau mantellique, puisque le rapport D\/H est exactement le me\u0302me. Et jusqu’a\u0300 70 % des eaux superficielles, le reste ayant e\u0301te\u0301 apporte\u0301 par des come\u0300tes et des aste\u0301roi\u0308des. \u00ab\u00a0Une partie de l’eau des profondeurs serait remonte\u0301e en surface par le volcanisme, des phe\u0301nome\u0300nes de de\u0301gazage et la tectonique des plaques, de\u0301taille Laurette Piani. Elle se serait me\u0301lange\u0301e a\u0300 l’eau d’origine extraterrestre, d’ou\u0300 les teneurs plus importantes en deute\u0301rium. \u00a0\u00bb Il reste encore a\u0300 expliquer comment les chondrites a\u0300 enstatite peuvent pie\u0301ger des quantite\u0301s significatives d’hydroge\u0300ne. Des expe\u0301riences sont en cours, pour cela, au CRPG. Objectif : de\u0301terminer les conditions particulie\u0300res, a\u0300 tre\u0300s haute tempe\u0301rature, dans lesquelles l’hydroge\u0300ne s’incorpore dans les billes silicate\u0301es de ces roches. Les re\u0301sultats devraient e\u0302tre connus d’ici a\u0300 l’anne\u0301e prochaine.<\/p>\n

De l’eau a\u0300 660 kilome\u0300tres de profondeur<\/b><\/p>\n

Des ge\u0301ologues ame\u0301ricains ont re\u0301alise\u0301 l’anne\u0301e dernie\u0300re une fascinante de\u0301couverte en examinant un diamant issu de la mine de Karowe, au Botswana. Lors de sa formation dans les entrailles de la Terre, ce diamant avait pie\u0301ge\u0301 une minuscule inclusion contenant un mine\u0301ral extre\u0302mement rare, de\u0301nomme\u0301 \u00ab\u00a0ringwoodite\u00a0\u00bb.<\/p>\n

Compose\u0301 de magne\u0301sium, de fer, d’oxyge\u0300ne et de silicium, il ne se forme qu’a\u0300 tre\u0300s haute pression, dans la zone de transition entre le manteau supe\u0301rieur et infe\u0301rieur de notre plane\u0300te, soit a\u0300 des profondeurs comprises entre 410 et 660 kilome\u0300tres. Il y serait toutefois majoritaire… et pie\u0300ge dans sa structure cristalline 1,5 % d’eau. C’est seulement la deuxie\u0300me fois qu’un cristal de ringwoodite est mis en e\u0301vidence a\u0300 l’e\u0301tat naturel. En 2014, d’autres chercheurs ame\u0301ricains avaient de\u0301niche\u0301 alors le tout premier spe\u0301cimen, la\u0300 aussi a\u0300 l’inte\u0301rieur d’un diamant extrait de la mine de Jui\u0301na, au Bre\u0301sil. Mais la de\u0301couverte de 2022 est encore plus inte\u0301ressante pour les scientifiques.<\/p>\n

Car dans le diamant africain, la ringwoodite est associe\u0301e a\u0300 d’autres mine\u0301raux – l’enstatite et la ferrope\u0301riclase – qui, eux, ne se forment qu’a\u0300 des tempe\u0301ratures d’au moins 1650 \u00b0C et des pressions de\u0301passant 23,5 millions de pascals. Ce qui correspond a\u0300 une profondeur de 660 kilome\u0300tres, la plus importante ou\u0300 la pre\u0301sence d’eau a e\u0301te\u0301 pour le moment certifie\u0301e. Reste a\u0300 savoir si de l’eau encore plus profonde pourrait subsister – notamment dans la bridgmanite, mine\u0301ral majoritaire du manteau infe\u0301rieur qui s’e\u0301tend jusqu’a\u0300 2900 kilome\u0300tres sous nos pieds.<\/p>\n

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Africa-Press – Djibouti. Cet article est extrait du mensuel Sciences et Avenir – La Recherche n\u00b0917-918, date\u0301 juillet-aou\u0302t 2023. Trois milliards de milliards de tonnes. 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