Comment l’eau est-elle arrivée sur Terre pour former des océans recouvrant plus de 70% de la surface de la planète ? Selon la théorie dominante admise de longue date, les astéroïdes et les comètes venus de l’extérieur du Système solaire auraient abreuvé notre monde lors d’un intense bombardement au cours des cent premiers millions d’années d’existence. Une étude publiée dans Astronomy & Astrophysics propose un tout autre scénario, beaucoup plus naturel et simple à mettre en place, qui évite le hasard d’un chaos dynamique complexe.
Le bain de vapeur de la ceinture d’astéroïdes il y a 4,6 milliards d’années
À l’origine de cette hypothèse se trouve un anneau de petits corps célestes situé entre Mars et Jupiter. Cet espace, connu sous le nom de ceinture d’astéroïdes, était considérablement plus massif lors de la genèse du Système solaire, il y a 4,6 milliards d’années.
Dans ce modèle, le Soleil naissant chauffe la ceinture d’astéroïdes et provoque un pic thermique notable environ 25 millions d’années plus tard. Ce réchauffement sublime les glaces d’eau
, créant ainsi un vaste disque de vapeur d’eau au niveau de la ceinture des astéroïdes
. Cette vapeur s’est ensuite propagée progressivement à travers le Système solaire interne, enveloppant les planètes rocheuses en phase de refroidissement.
On sait qu’initialement les astéroïdes étaient glacés.
Quentin Kral, astrophysicien au laboratoire LESIA de l’Observatoire de Paris-Meudon PSL
De l’accrétion gravitationnelle à la formation des océans
Cinq millions d’années après l’apparition du Soleil, les corps de la ceinture principale libèrent cette ressource sous l’effet de l’énergie solaire. En se diffusant dans le Système solaire interne, ce flux enveloppe les planètes naissantes. La Terre en capture une partie par attraction gravitationnelle au fur et à mesure qu’elle perd de sa chaleur initiale.
Une fois accrétée sur la planète, cette vapeur d’eau vit sa vie d’eau
pour s’accumuler sous forme liquide et donner naissance aux océans, un processus étalé entre 10 et 100 millions d’années après la naissance du Soleil. Ce mécanisme fonctionne aussi bien avec une ceinture massive qu’avec une structure plus mince agissant sur une période prolongée, selon les calculs de l’équipe menée avec un astronome de l’Institut de physique du globe de Paris.
L’éclairage des disques de gaz exoplanétaires et des observations récentes
Cette proposition théorique ne sort pas de nulle part
, précise l’astrophysicien. Elle s’appuie directement sur les données du radiotélescope ALMA, spécialisé dans la détection des nuages de poussière et de gaz dans l’univers. Depuis dix ans on sait qu’il y a des disques de gaz de carbone et d’oxygène dans des ceintures de planétésimaux de systèmes extra-solaires
, souligne le chercheur, alors qu’auparavant seuls des amas de poussière étaient visibles.
L’analyse de ces données a révélé des raies d’absorption du sodium neutre, interprétées comme la signature de petits corps glacés propulsés sur des orbites excentriques par des planètes géantes.
Cette glace en fusion pourrait alimenter en vapeur la région interne d’un disque, là où le télescope spatial James Webb avait déjà détecté de la vapeur d’eau d’origine indéterminée. Alexandra Stockwell Murphy, astronome à l’université de Lund et coautrice de ces travaux, relève que cela rappelle un processus survenu peut-être aussi dans le jeune Système solaire
.
Perspectives pour d’autres mondes rocheux
L’avantage majeur de ce modèle de capture par bain de vapeur réside dans son universalité potentielle. Contrairement au bombardement aléatoire de comètes, ce procédé s’applique tout aussi bien à Mars, à Mercure ou à la Lune, qui contiennent également des traces d’eau. Pour valider définitivement cette hypothèse, l’équipe de recherche prévoit de cibler des systèmes planétaires plus jeunes abritant encore leur disque de gaz d’eau.