Les astronomes de l'Université française de Bordeaux - Sean Raymond - et de l'Université d'État brésilienne de Sao Paulo Julio de Mesquita Filho - Andre Isidoro - ont décrit le mécanisme probable de l'apparition de l'eau sur notre planète. Les scientifiques ont publié leurs recherches dans la publication Icarus. Raymond a également écrit sur l'étude sur son blog.

Les scientifiques pensent que l'eau de notre planète et corps célestes Les ceintures d'astéroïdes situées entre les orbites de Jupiter et de Mars ont une origine commune, principalement associée à la formation de système solaire géantes gazeuses.

Trois quarts la surface de la terre recouverte par les océans, mais en même temps, l'eau qui se trouve à la surface n'occupe qu'un quatre millième de la masse totale de la Terre. L'eau est présente à la fois dans le noyau et dans le manteau de la planète. Les scientifiques ne savent pas combien il y en a, mais ils estiment qu’il y en a environ dix fois plus qu’à la surface.

Ainsi, disent les experts, il y a peu d’eau sur Terre, et il y en a aussi sur Mercure, la Lune, Mars et Vénus. Probablement sur Mars et Vénus avant l'eau il y en avait plus. Le principal réservoir d’eau sur l’orbite de Jupiter est la ceinture d’astéroïdes.

Le noyau de la partie interne de la ceinture (à environ 2-2,3 unités astronomiques du Soleil) est constitué d'astéroïdes rocheux de classe S, et la partie externe est dominée par des astéroïdes carbonés de classe C. Les astéroïdes carbonés contiennent plus d'eau que les astéroïdes rocheux. (L'eau dans les astéroïdes de classe C est d'environ 10 pour cent).

Selon les scientifiques, l'origine de l'eau peut être déterminée par l'analyse isotopique de l'hydrogène contenu dans l'eau de divers types d'objets célestes. Outre l'hydrogène à noyau d'un proton (protium), on trouve parfois dans la nature de l'hydrogène à noyau à neutron et un proton (deutérium) et très rarement de l'hydrogène à noyau à deux neutrons et un proton (tritium).

L'analyse isotopique peut révéler certaines caractéristiques. Le Soleil et les géantes gazeuses se caractérisent par un rapport tritium/deutérium inférieur de plusieurs ordres de grandeur à celui de notre planète. Dans le même temps, les astéroïdes de classe C ont presque le même indicateur que la Terre. Ainsi, cela peut indiquer une origine commune pour l’eau.

Le rapport protium/deutérium dans les comètes du nuage d’Oort est environ deux fois supérieur à celui de notre planète. Sur l'orbite de Jupiter, il existe trois comètes qui ont des paramètres similaires, mais il existe également une comète avec cet indicateur 3,5 fois plus élevé. Cela peut indiquer que l'eau de ces comètes peut avoir une origine différente et qu'une partie seulement de cette eau s'est formée de la même manière que sur notre planète.

La formation des planètes se produit dans des disques géants de gaz et de poussière autour des jeunes étoiles. Puisque plus le Soleil est proche, plus il fait chaud, des planètes riches en fer et en silicium s'y forment. Plus on s'éloigne de l'étoile, plus il fait froid, donc des corps célestes peuvent également naître de la vapeur d'eau. Notre planète s'est formée dans la partie du disque de gaz et de poussière où sont apparus des corps célestes rocheux dépourvus d'eau. Ainsi, l’eau est probablement entrée dans la Terre depuis l’extérieur.

Dans le même temps, il existe de nombreuses différences entre les astéroïdes de classe S et C, ils ne peuvent donc pas se former à proximité les uns des autres. De plus, la limite au-delà de laquelle se produisait la formation des corps célestes glacés s'est déplacée périodiquement au cours de l'évolution du système solaire, et la planète Jupiter a joué un rôle majeur dans ce processus.

Selon les scientifiques, le processus de formation de Saturne et de Jupiter s'est déroulé en plusieurs étapes. Initialement, il s'agissait d'objets célestes solides, dont le poids était plusieurs fois supérieur à la masse de la Terre moderne. Plus tard, ils ont commencé à capturer le gaz du disque protoplanétaire. Cela a conduit à une forte augmentation de la taille et de la masse des planètes, et les géantes ont commencé à se faire une place dans le disque protoplanétaire.

Saturne et Jupiter étaient entourés de petits planétésimaux, les prédécesseurs des protoplanètes. À mesure que Saturne et Jupiter grandissaient, leurs orbites s'étiraient, traversaient la zone interne du système solaire et s'éloignaient du Soleil. Dans le même temps, les géantes ont attiré du gaz du disque protoplanétaire, ce qui a permis, selon la simulation, d'ajuster les orbites des planétésimaux par Jupiter et de les déplacer là où se trouve actuellement la ceinture d'astéroïdes.

La formation de Saturne s'est produite plus tard que celle de Jupiter, et son émergence a provoqué une nouvelle migration de planétésimaux, mais elle a été insignifiante. Sur cette base, les chercheurs ont suggéré que dans la ceinture des orbites des géantes, des astéroïdes de classe C sont apparus après l'achèvement de la formation de Saturne et de Jupiter. Dans ce cas, une partie des planétésimaux pourrait se déplacer vers l'orbite de Neptune.

Selon les hypothèses des chercheurs, l'eau est arrivée sur Terre lors de la formation de la ceinture d'astéroïdes en raison de planétésimaux d'un certain type (plus précisément des astéroïdes de classe C) avec des orbites instables et très allongées qui traversaient la trajectoire de la Terre. Et la principale confirmation en est l’analyse des isotopes de l’hydrogène.

Avec la formation de Saturne et de Jupiter et la disparition du disque protoplanétaire, l'acheminement de l'eau vers notre planète était presque achevé. Ainsi, l'hypothèse qui explique la petite taille de la planète rouge en s'enfonçant plus profondément dans le système solaire de Jupiter est associée au mécanisme d'enrichissement de la Terre en eau. L’apparition de l’eau dans le système solaire interne (à la fois dans la ceinture d’astéroïdes et sur les planètes rocheuses) s’avère n’être qu’un effet secondaire de la croissance des géantes gazeuses Saturne et Jupiter.

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Les astronomes Sean Raymond (Université de Bordeaux, France) et Andre Isidoro (Université de São Paulo Julio de Mesquita Filho, Brésil) ont décrit un mécanisme possible par lequel l'eau est arrivée sur Terre. Leurs recherches ont été publiées dans la revue Icarus, disponible sur le site arXiv.org, et le premier auteur en a parlé sur son blog.

Les scientifiques pensent que l'eau sur Terre et les corps célestes provenant de la ceinture d'astéroïdes située entre les orbites de Mars et de Jupiter ont une origine commune, principalement associée à la formation de géantes gazeuses dans le système solaire.

Les océans couvrent les trois quarts de la Terre, mais l'eau à la surface ne représente qu'un quatre millième de la masse totale de la planète. Il y a de l'eau à la fois dans le manteau (sous forme de roches hydratées) et dans le noyau terrestre. On ne sait pas quelle quantité il y a, probablement dix fois plus qu'à la surface.

En général, il y a peu d’eau sur Terre, et il y en a aussi sur la Lune, Mercure, Vénus et Mars. Peut-être que Vénus et Mars avaient autrefois plus d’eau. Le principal réservoir d’eau sur l’orbite de Jupiter est la ceinture d’astéroïdes.

Dans la partie intérieure de la courroie principale, entre 2−2,3 unité astronomique du Soleil, les astéroïdes de classe S (rocheux) prédominent, tandis que dans la région extérieure, ce sont les astéroïdes de classe C (carbonés). Il existe d'autres astéroïdes, mais moins massifs. Les astéroïdes de classe C contiennent plus d'eau que les astéroïdes de classe S, soit environ dix pour cent (en masse).

L'origine de l'eau peut être déterminée en effectuant une analyse isotopique de l'hydrogène contenu dans l'eau de différents corps célestes. En plus du protium, on trouve dans la nature de l'hydrogène avec un noyau d'un proton, du deutérium (avec un proton et un neutron) et très rarement du tritium (avec un proton et deux neutrons).

NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles Jupiter

L'analyse isotopique révèle plusieurs caractéristiques. Le Soleil et les géantes gazeuses ont un rapport deutérium/tritium inférieur d’un à deux ordres de grandeur à celui de la Terre. Mais pour les astéroïdes de classe C, ce chiffre est quasiment le même que pour notre planète. Cela indique une origine commune de l’eau.

Les comètes du nuage d’Oort ont un rapport deutérium/protium environ deux fois supérieur à celui de la Terre. Il existe trois comètes sur l'orbite de Jupiter, pour lesquelles ce paramètre est proche de celui de la Terre, mais il existe également une comète où ce paramètre est 3,5 fois plus grand. Tout cela peut signifier que l’eau des comètes a des origines différentes et qu’une partie seulement s’est formée de la même manière que sur Terre.

Cérès

Les planètes se forment autour de jeunes étoiles dans des disques géants de gaz et de poussière. Plus près de l'étoile, il fait trop chaud, c'est pourquoi des planètes riches en silicium et en fer y apparaissent. Plus loin de l’étoile, il fait plus froid, là où des corps célestes peuvent également se former à partir de glace d’eau. La Terre est née dans la partie du disque protoplanétaire où sont nés les corps célestes rocheux, sans eau. Cela signifie qu'elle est venue sur la planète de l'extérieur.

D’un autre côté, les astéroïdes des classes S et C sont trop différents pour pouvoir se former les uns à côté des autres. De plus, la limite au-delà de laquelle se formaient les corps célestes glacés s'est constamment déplacée au cours de l'évolution du système solaire, et Jupiter a joué un rôle décisif à cet égard.

On pense que Jupiter et Saturne se sont formés en deux étapes. Au début, il s'agissait de corps célestes solides, plusieurs fois plus lourds que la Terre moderne, puis ils ont commencé à capter le gaz du disque protoplanétaire. A ce stade, la masse et la taille des planètes augmentent fortement, les géantes se libèrent de l'espace dans le disque protoplanétaire.

Les grands Jupiter et Saturne étaient alors entourés de petits planétésimaux – les prédécesseurs des protoplanètes. À mesure que Jupiter et Saturne grandissaient, les orbites des planétésimaux s'étiraient, se croisant partie intérieure système solaire et s'éloigner de l'étoile. Mais Jupiter et Saturne attiraient toujours du gaz du disque protoplanétaire, de sorte que, comme l'a montré la simulation, les orbites des planétésimaux ont été corrigées par Jupiter et déplacées dans la région de la ceinture d'astéroïdes moderne.

Saturne est apparue plus tard que Jupiter et sa formation a conduit à une nouvelle migration de planétésimaux, bien que moins importante. La principale conclusion des chercheurs est que des astéroïdes de classe C sont apparus dans la ceinture depuis les orbites des géantes gazeuses après que Jupiter et Saturne ont terminé leur formation (bien que certains planétésimaux aient pu atteindre l'orbite de Neptune).

Selon les scientifiques, l'eau est arrivée sur notre planète lors de la formation de la ceinture d'astéroïdes grâce à des planétésimaux d'un certain type (à savoir les astéroïdes de classe C) avec des orbites très excentriques (allongées) et instables qui coupaient la trajectoire de la Terre. L'analyse des isotopes de l'hydrogène en est la principale confirmation.

L'apport d'eau sur Terre s'est presque achevé avec la formation de Jupiter et de Saturne et la disparition du disque protoplanétaire. Ainsi, l'hypothèse populaire qui explique la petite taille de Mars par la migration de Jupiter plus profondément dans le système solaire est en corrélation avec le mécanisme d'enrichissement de la Terre en eau. L’apparition de l’eau, la source de vie la plus importante sur Terre, dans le système solaire interne (à la fois sur les planètes rocheuses et dans la ceinture d’astéroïdes) s’avère être simplement un effet secondaire de la croissance de Jupiter et de Saturne.

L'eau est binaire composé inorganique, dont la molécule est constituée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène. Dans des conditions normales, c'est un liquide incolore (en petits volumes), au goût et à l'odeur. L'eau existe dans les conditions terrestres dans trois états d'agrégation, ainsi que sur des surfaces hydrophiles - sous forme de cristaux liquides

Depuis l'Antiquité, l'eau est traitée avec respect, la considérant comme l'un des éléments de la nature : l'air, l'eau, la terre et le feu. L'ancien philosophe et mathématicien grec Thalès de Milet (624 - 546 avant JC) a soutenu que l'eau est la plus importante d'entre elles : "... tout, de l'eau à l'eau, se décompose." Pour vie organique l'eau est nécessaire et on pense qu'elle a servi de lieu d'origine. Environ 71 % de la surface de la Terre est recouverte d'eau, soit 361,13 millions de kilomètres carrés. Les océans représentent 96,5 % de toute l'eau, 1,7 % sont des eaux souterraines, 1,7 % sont des glaciers et des calottes glaciaires de l'Antarctique et du Groenland. Un peu est représenté par les rivières, les lacs et les marécages, 0,001% est dans les nuages. La majeure partie de l'eau terrestre est salée. Partager eau fraiche environ 2,5 %, la majeure partie étant contenue dans les glaciers et les eaux souterraines. Moins de 0,3 % de toute l'eau douce des rivières, des lacs et de l'atmosphère. Il existe plusieurs théories sur l’apparition possible de l’eau sur notre planète. Classiquement, ils peuvent être divisés en deux groupes : l'origine terrestre de l'eau et l'origine cosmique de l'eau.

Océan à l'intérieur de la planète. Origine terrestre de l'eau

L'une des hypothèses d'origine terrestre considère l'apparition de l'eau, entre autres. éléments chimiques pendant la phase chaude de la formation des planètes. La vapeur d'eau, ainsi que les autres gaz résultants, ont jailli des fissures de la croûte en refroidissement, formant la couverture nuageuse de la planète. Lorsque la température a baissé, la condensation a commencé, la pluie a commencé à tomber, remplissant les dépressions et les bassins naturels, formant des réservoirs.

Une autre hypothèse parle d'un réchauffement de la planète résultant d'une intense activité volcanique au cours de la jeunesse de la Terre. Comme nous le savons maintenant, le fond des océans modernes était le site d’anciens volcans. Dans le manteau terrestre, à une profondeur de 50 à 70 km, de la vapeur d'eau a commencé à se former à partir d'ions hydrogène et oxygène. Cependant, la température élevée du manteau ne lui permettait pas d'entrer dans composants chimiques avec du fond. Sous pression, la vapeur était projetée dans les couches supérieures du manteau et dans la croûte. Dans le cortex, la température est plus basse et réactions chimiques entre les minéraux et l'eau. Le résultat de ce processus fut le relâchement des roches, la formation de fissures et de vides. Ils se sont remplis d'eau. La pression les a transformés en fissures et à travers elles, l'eau s'est précipitée vers la surface. Eau chaude alcalis et acides facilement dissous dans l’écorce. Ce mélange corrodait tout autour de lui, se transformant en une sorte de saumure qui donnait une salinité aux mers. La saumure se répandait sous la base granitique des continents. Il ne pouvait pas pénétrer le granit ; la structure poreuse retenait le mélange, bloquant le passage de l'eau. Si tel est le cas, alors sous les continents, à une profondeur de 12 à 20 km, se trouvent des océans d'eau comprimée saturés de sels et de métaux. Il est possible que de tels océans se trouvent également sous le fond océanique basaltique. Cette hypothèse est étayée par la forte augmentation inexplicable de la vitesse des ondes sismiques, qui a été enregistrée à une profondeur de 12 à 20 km, où devrait être située l'interface supposée granit-saumure, limite d'un changement brusque. proprietes physiques et chimiques substances. La dérive des continents soutient indirectement cette hypothèse : peut-être que les océans de saumure jouent le rôle de lubrifiant le long duquel glissent les continents.

Une autre hypothèse sur l'origine terrestre de l'eau est que l'eau se forme à la suite de la libération d'hydrogène résultant de la dégradation des composés métal-hydrogène, c'est-à-dire de la restauration des structures métalliques dans le manteau et le noyau de la Terre. Ce processus provoque l'expansion de la Terre, qui est en fait enregistrée - ainsi Moscou et Saint-Pétersbourg flotter vers l'est à une vitesse de 10 cm par an, et Hambourg (au centre de l'Europe) reste en place, c'est-à-dire que l'Europe s'agrandit. L'hydrogène libéré capte les atomes d'oxygène en cours de route depuis les profondeurs et la vapeur d'eau s'échappe vers la surface. En se condensant, l’eau comble les fissures de la croûte, formant ainsi des océans.

L'eau a été livrée depuis l'espace

Et les hypothèses suivantes suggèrent l’origine cosmique de l’eau. L’un prétend que l’eau a été amenée sur la planète par des comètes, des astéroïdes ou des corps météoritiques. En effet, les météorites contiennent jusqu'à 0,5 % d'eau. Peu? Seulement à première vue. Cependant, si la Terre a été formée à partir de débris cosmiques similaires (impact et connexion ultérieure), alors avec une masse totale de six sur dix à la vingt et unième puissance de tonnes, elle devrait contenir trois sur dix à la dix-neuvième puissance d'eau. La masse totale d'eau sur la planète, selon les données modernes, est d'environ quatorze à dix puissances neuvième tonnes. Il s’avère que la Terre est saturée d’eau du centre jusqu’à la surface comme une éponge.

Une autre hypothèse spatiale prétend que ce n'est pas l'eau elle-même qui a été apportée depuis l'espace, mais ses composants. Une pluie de particules chargées pleut continuellement sur la Terre. Parmi eux, une proportion importante sont des protons - les noyaux de l'atome d'hydrogène. DANS couches supérieures atmosphère, capturant les électrons, ils se transforment en hydrogène. Qui réagit avec l’oxygène de l’atmosphère et forme une molécule d’eau. Une tonne et demie d'eau par an. Le processus n'a pas commencé hier. Peut-être qu’il marchait à une vitesse différente auparavant ? Alors que l’eau a inondé toute la surface de la planète, atteignant les sommets des montagnes ? Et puis elle est allée dans les profondeurs, quittant les océans...

Les hypothèses sont nombreuses, il est difficile de les confirmer. Les données provenant d’études récentes sont souvent contradictoires et il est encore très difficile de parvenir à un consensus. Voici quelques conclusions d'experts modernes. Professeur Vasily Ivanovich Ferronsky, chercheur en chef à l'Institut des problèmes de l'eau Académie russe Les sciences ont étudié la teneur en isotope de l'oxygène dans les eaux océaniques et dans les roches anciennes de la Terre - granites et basaltes. L’expérience a montré que les roches contiennent beaucoup plus de cet isotope. Cela nous permet d'affirmer que l'eau n'a pas pu se former en raison de sa libération des entrailles de la Terre.

L'eau de la comète Hartley 2 est identique à celle de la Terre

Les données du module spatial Rosetta, qui étudie le noyau de la comète Churyumov-Gerasimenko (67P), indiquent que la teneur en deutérium de la vapeur cométaire dépasse largement les paramètres de l'eau terrestre. Ce qui signifie L'eau de terre- pas des comètes. Cependant, tout n’est pas clair ici. Oui, dans les comètes du nuage d'Oort (aux limites du système solaire), la composition de l'eau ne coïncide pas avec celle de la Terre, mais il existe aussi une famille de la ceinture de Kuiper (entre Neptune et Uranus). Et les observations effectuées à l'aide du télescope orbital Herschel indiquent que l'eau contenue dans la comète Hartley-2 (ceinture de Kuiper) est totalement identique à celle de la Terre en termes de composition isotopique. Cela signifie que l'eau de la Terre peut être cométaire...

Les astronomes rapportent avoir découvert de l'eau dans les disques protoplanétaires. La partie la plus intéressante du disque est la partie médiane, où l'eau peut être chaude. Une telle réserve de chaleur eau liquideà l'avenir, cela pourrait devenir le début des océans et permettre d'expliquer l'émergence de l'eau sur Terre sans la participation d'astéroïdes et de comètes. Au fait, à propos des astéroïdes. L'un d'eux, situé dans la ceinture principale, 24 Thermis, est recouvert d'une épaisse couche de givre. Des astéroïdes de ce type pourraient bien le livrer sur Terre. Il s’avère qu’il est trop tôt pour ignorer les astéroïdes.

L'eau la plus ancienne de l'Univers a été découverte à 11 milliards d'années-lumière de la Terre. Les astronomes pensent qu'il s'agit d'une conjonction courante non seulement dans la conjonction actuelle, mais aussi dans univers primitif, âgé de moins de 2 milliards d'années.

Des scientifiques japonais pensent que Terre primitive il y avait une atmosphère dense d'hydrogène qui interagissait avec l'oxygène dans la structure de la planète pour former de l'eau. D’un autre côté, les géologues japonais parlent de couches entières d’hydrogène dans structure de la terre, qui interagissait avec l'oxygène du manteau... Oui... En un mot, « ... l'eau est sombre dans les nuages ​​de l'air » (Ancien Testament, Psautier, ps 17, v 12).

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Comment et quand l’eau est-elle apparue sur Terre ? Les scientifiques discutent encore de ce sujet, mais personne n'a encore donné de réponse précise et logiquement prouvée. À ce jour, il existe plusieurs hypothèses sur la façon dont le liquide aurait pu se former sur la planète. Parmi elles, il existe des hypothèses à la fois complètement absurdes et tout à fait logiques, mais jusqu'à présent aucune d'entre elles n'est complètement fiable.

Comment l’eau est-elle apparue sur Terre ? En bref sur les principales hypothèses

L'eau joue un rôle important dans le maintien de la vie sur la planète, car elle constitue le principal environnement interne n'importe quel organisme. En moyenne, une personne ne peut pas survivre sans eau plus de trois jours, et la perte de 15 à 20 % de liquide entraîne souvent la mort.

Comment l’eau est-elle apparue sur Terre ? Les hypothèses sur la formation de cette substance sont peu nombreuses et aucune d'entre elles n'a encore reçu de preuves fiables. Néanmoins, ils sont les seuls à pouvoir expliquer d'une manière ou d'une autre la formation de l'hydrosphère de notre planète.

Hypothèse de l'origine cosmique de l'eau

Un groupe de chercheurs a émis l’hypothèse que l’eau était apparue avec de nombreuses chutes de météorites. Cela s'est produit il y a environ 4,4 milliards d'années, lorsque la planète en était encore à ses balbutiements et que sa surface était constituée de terres sèches et dévastées, sur lesquelles aucune atmosphère ne s'était encore formée.

Lorsqu'on leur demande comment l'eau est apparue sur Terre, les partisans de cette hypothèse répondent que les premières molécules de ce liquide ont été apportées avec eux par les météorites. Au début, ces molécules existaient sous forme de gaz et s'accumulaient, et plus tard, lorsque la planète a commencé à se refroidir, l'eau s'est transformée en un état liquide et a formé l'hydrosphère terrestre.

Il est possible que la formation chimique de l'eau se soit produite à partir de protons d'hydrogène primaires et d'anions d'oxygène, mais la probabilité qu'une telle réaction se produise dans l'épaisseur des corps célestes qui sont ensuite tombés sur Terre est catastrophiquement faible.

Une autre hypothèse sur la façon dont l'eau est apparue sur Terre

Il a été proposé par un groupe de chercheurs dirigé par le célèbre scientifique V.S. Safronov. L'essence de son hypothèse réside dans l'origine terrestre de l'eau qui s'est formée dans les entrailles de la planète.

Sous l'influence de nombreuses chutes de météorites, notre planète alors chaude a commencé à se former un grand nombre de volcans d'où jaillit du magma. Parallèlement, de la « vapeur d’eau » a été libérée à la surface, ce qui est devenu la raison de la formation de l’hydrosphère terrestre.

Bien que la théorie soit basée sur l’origine terrestre de l’eau, elle ne peut pas répondre à de nombreuses questions. Par exemple, comment les roches de la lithosphère ont-elles fondu au point de provoquer la formation de nombreux volcans ? Et comment la vapeur d’eau s’est-elle formée ? Au début, les scientifiques ont supposé qu'à cette époque il y avait de l'eau souterraine qui s'échappait à l'état gazeux par les cheminées volcaniques avec le magma.

Cette théorie de la formation de vapeur a été réfutée par P. Perrault, naturaliste du XVIIe siècle. Il a prouvé que les eaux souterraines se sont formées à cause des précipitations, ce qui nécessite la présence d'une atmosphère. Il y a 4,4 milliards d’années, il n’y avait pas d’atmosphère.

Et la dernière théorie

Alors, comment l’eau est-elle apparue sur Terre ? Une autre hypothèse a permis d’aborder la question de la formation de l’hydrosphère de la planète sous un angle différent. Comme l'hypothèse précédente de V.S. Safronov et ses co-auteurs, cette hypothèse repose sur l'origine terrestre de l'eau.

La différence est que, selon les chercheurs, les molécules d'eau se sont formées avec le disque protoplanétaire de la Terre, c'est-à-dire au moment de la formation de la planète elle-même. La source des molécules d’eau était le deutérium et l’oxygène.

Le deutérium est de l'hydrogène ordinaire avec un neutron dans son noyau. Cet isotope lourd a été trouvé dans des échantillons d'anciens basaltes découverts dans l'Arctique sur l'île de Baffin (1985). Ces roches sont formées de particules de poussière protoplanétaire qui n'ont pas été exposées lors de la formation de la planète. Selon les chercheurs, la nature chimique du deutérium ne permettrait pas à cet isotope de se former en dehors de la planète.

C’est ainsi que l’eau est apparue sur Terre selon ces scientifiques. Si leurs données sont correctes, environ 20 % de l’océan mondial moderne s’est formé lors de la formation du disque protoplanétaire. Aujourd'hui, les chercheurs cherchent un moyen de prouver que la plupart des océans du monde, ainsi que la vapeur d'eau atmosphérique et les eaux souterraines, ont été formés à partir d'eau « protoplanétaire ».

Les astronomes Sean Raymond (Université de Bordeaux, France) et Andre Isidoro (Université de São Paulo Julio de Mesquita Filho, Brésil) ont décrit un mécanisme possible par lequel l'eau est arrivée sur Terre. Leurs recherches ont été publiées dans la revue Icarus, disponible sur le site arXiv.org, et le premier auteur en a parlé sur son blog.

Les scientifiques pensent que l'eau sur Terre et les corps célestes provenant de la ceinture d'astéroïdes située entre les orbites de Mars et de Jupiter ont une origine commune, principalement associée à la formation de géantes gazeuses dans le système solaire.

Les océans couvrent les trois quarts de la Terre, mais l'eau à la surface ne représente qu'un quatre millième de la masse totale de la planète. L'eau se trouve à la fois dans le manteau (sous forme de roches hydratées) et dans le noyau terrestre. On ne sait pas quelle quantité il y a, probablement dix fois plus qu'à la surface.

En général, il y a peu d’eau sur Terre, et il y en a aussi sur la Lune, Mercure, Vénus et Mars. Peut-être que Vénus et Mars avaient autrefois plus d’eau. Le principal réservoir d’eau sur l’orbite de Jupiter est la ceinture d’astéroïdes.

Dans la partie interne de la ceinture principale, à moins de 2-2,3 unités astronomiques du Soleil, les astéroïdes de classe S (rocheux) prédominent, dans la partie externe - la classe C (carbonée). Il existe d'autres astéroïdes, mais moins massifs. Les astéroïdes de classe C contiennent plus d’eau que les astéroïdes de classe S – environ dix pour cent (en masse).

L'origine de l'eau peut être déterminée en effectuant une analyse isotopique de l'hydrogène contenu dans l'eau de différents corps célestes. En plus du protium, on trouve dans la nature de l'hydrogène avec un noyau d'un proton, du deutérium (avec un proton et un neutron) et très rarement du tritium (avec un proton et deux neutrons).

Photo : Archives de l’histoire mondiale / Globallookpress.com

L'analyse isotopique révèle plusieurs caractéristiques. Le Soleil et les géantes gazeuses ont un rapport deutérium/tritium inférieur d’un à deux ordres de grandeur à celui de la Terre. Mais pour les astéroïdes de classe C, ce chiffre est quasiment le même que pour notre planète. Cela indique une origine commune de l’eau.

Les comètes du nuage d’Oort ont un rapport deutérium/protium environ deux fois supérieur à celui de la Terre. Il existe trois comètes sur l'orbite de Jupiter, pour lesquelles ce paramètre est proche de celui de la Terre, mais il existe également une comète où ce paramètre est 3,5 fois plus grand. Tout cela peut signifier que l’eau des comètes a des origines différentes et qu’une partie seulement s’est formée de la même manière que sur Terre.

Les planètes se forment autour de jeunes étoiles dans des disques géants de gaz et de poussière. Plus près de l'étoile, il fait trop chaud, c'est pourquoi des planètes riches en silicium et en fer y apparaissent. Plus loin de l’étoile, il fait plus froid, là où des corps célestes peuvent également se former à partir de glace d’eau. La Terre est née dans la partie du disque protoplanétaire où sont nés les corps célestes rocheux, sans eau. Cela signifie qu'elle est venue sur la planète de l'extérieur.

D’un autre côté, les astéroïdes des classes S et C sont trop différents pour pouvoir se former les uns à côté des autres. De plus, la limite au-delà de laquelle se formaient les corps célestes glacés s'est constamment déplacée au cours de l'évolution du système solaire, et Jupiter a joué un rôle décisif à cet égard.

On pense que Jupiter et Saturne se sont formés en deux étapes. Au début, il s'agissait de corps célestes solides, plusieurs fois plus lourds que la Terre moderne, puis ils ont commencé à capter le gaz du disque protoplanétaire. A ce stade, la masse et la taille des planètes augmentent fortement, les géantes se libèrent de l'espace dans le disque protoplanétaire.

Les grands Jupiter et Saturne étaient alors entourés de petits planétésimaux – les prédécesseurs des protoplanètes. À mesure que Jupiter et Saturne grandissaient, les orbites des planétésimaux s'étiraient, traversant le système solaire interne et s'éloignant de l'étoile. Mais Jupiter et Saturne attiraient toujours du gaz du disque protoplanétaire, de sorte que, comme l'a montré la simulation, les orbites des planétésimaux ont été corrigées par Jupiter et déplacées dans la région de la ceinture d'astéroïdes moderne.

Saturne est apparue plus tard que Jupiter et sa formation a conduit à une nouvelle migration de planétésimaux, bien que moins importante. La principale conclusion des chercheurs est que des astéroïdes de classe C sont apparus dans la ceinture depuis les orbites des géantes gazeuses après que Jupiter et Saturne ont terminé leur formation (bien que certains planétésimaux aient pu atteindre l'orbite de Neptune).

Selon les scientifiques, l'eau est arrivée sur notre planète lors de la formation de la ceinture d'astéroïdes grâce à des planétésimaux d'un certain type (à savoir les astéroïdes de classe C) avec des orbites très excentriques (allongées) et instables qui coupaient la trajectoire de la Terre. L'analyse des isotopes de l'hydrogène en est la principale confirmation.

L'apport d'eau sur Terre s'est presque achevé avec la formation de Jupiter et de Saturne et la disparition du disque protoplanétaire. Ainsi, l'hypothèse populaire qui explique la petite taille de Mars par la migration de Jupiter plus profondément dans le système solaire est en corrélation avec le mécanisme d'enrichissement de la Terre en eau. L’apparition de l’eau, la source de vie la plus importante sur Terre, dans le système solaire interne (à la fois sur les planètes rocheuses et dans la ceinture d’astéroïdes) s’avère être simplement un effet secondaire de la croissance de Jupiter et de Saturne.