Premières mesures du ratio de l’eau de la comète
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Rosetta alimente le débat de l'origine des océans terrestres

11/12/2014 5231 views 39 likes
ESA / Space in Member States / France

La sonde Rosetta de l’ESA a découvert que la vapeur d’eau de sa comète cible est significativement différente de celle que l’on trouve sur Terre. Cette découverte alimente le débat de l’origine des océans de notre planète.

Les mesures ont été effectuées dans le mois qui a suivi l’arrivée le 6 août de la sonde à la comète 67P/Churyumov–Gerasimenko. C’est l’un des résultats préliminaires de la mission les plus attendus, parce que l’origine de l’eau sur Terre est une question ouverte.

La comète le 20 novembre – NavCam
La comète le 20 novembre – NavCam

L’une des hypothèses principales concernant la formation de la Terre stipule qu’il faisait si chaud quand la Terre s’est formée il y a 4,6 milliards d’années que l’eau qui aurait pu s’y trouver aurait du s’évaporer. Et pourtant, deux tiers de la surface de la terre sont recouverts d’eau, alors d’où vient-elle ?

Dans ce scénario, l’eau aurait été apportée sur Terre après que celle-ci ait refroidi, vraisemblablement lors de collisions avec des comètes et des astéroïdes. La contribution relative de ces classes d’objets à la réserve d’eau de notre planète fait par contre toujours l’objet de débats.

La clé pour déterminer l’origine de l’eau se trouve dans son « goût », dans le cas présent la proportion de deutérium (de l’hydrogène avec un neutron supplémentaire) par rapport à l’hydrogène standard.

Des simulations théoriques montre que ce ratio devrait changer en s’éloignant du Soleil et avec le temps dans les premiers millions d’années, ce qui en fait un important indicateur de la formation et l’évolution du Système Solaire à ses tout débuts.

Un objectif clé est de comparer cette valeur pour différentes sortes d’objets avec celle que l’on a mesurée pour les océans terrestres, et ce afin de déterminer dans quelle proportion chaque type d’objet a pu contribuer à l’eau sur Terre.

Les comètes en particulier sont des outils uniques pour sonder le Système Solaire primitif : elles recèlent de la matière laissée par le disque protoplanétaire à partir duquel les planètes se sont formées, et devraient ainsi refléter la composition primordiale de leur région d’origine.

Mise en situation de la ceinture de Kuiper et du nuage d’Oort
Mise en situation de la ceinture de Kuiper et du nuage d’Oort

Le processus n’est pas aussi simple à cause de la dynamique du Système Solaire primitif. Les comètes à longue période issues du lointain nuage d’Oort se sont formées dans la région d’Uranus et de Neptune, suffisamment loin du Soleil pour que de la glace d’eau puisse subsister.

Lorsque les planètes géantes gazeuses se sont installées sur leurs orbites respectives, ces comètes  ont été dispersées aux confins du Système Solaire lors d’interactions gravitationnelles.

Inversement, l’on pensait que les comètes de la famille de Jupiter (dites « joviennes ») s’étaient formées plus loin, dans la ceinture de Kuipler, au-delà de Neptune. Ces corps sont parfois délogés de leur emplacement, et envoyés vers le Système Solaire interne où leur orbite est alors soumise à l’influence gravitationnelle de Jupiter.

En effet, la comète de Rosetta voyage maintenant autour du Soleil entre les orbites de la Terre et de Mars au point le plus proche, et juste au-delà de Jupiter au point le plus lointain, avec une période d’environ 6,5 années.

Le ratio deutérium/hydrogène dans le Système Solaire
Le ratio deutérium/hydrogène dans le Système Solaire

Des mesures effectuées précédemment du ratio deutérium/hydrogène d’autres comètes ont montré un large éventail de valeurs. Des onze comètes pour lesquelles des mesures ont été faites, seules celles de la comète jovienne 103P/Hartley 2 correspondent à la composition de l’eau sur Terre, comme le montrent les observations effectuées par la mission Herschel de l’ESA en 2011.

En revanche, l’eau contenue dans les météorites issues d’astéroïdes de la Ceinture d’astéroïdes correspond également à la composition de l’eau sur Terre. Ainsi, en dépit du fait que les astéroïdes ont une teneur globale en eau beaucoup plus faible, l’eau des océans résulte peut être d’un bombardement d’un grand nombre d’astéroïdes.

C’est dans ce contexte que les observations effectuées par Rosetta sont importantes. Fait intéressant, le rapport D/H mesuré par ROSINA (spectromètre pour l’analyse des ions et des particules neutres) est plus de trois fois plus grand que celui des océans sur Terre et de la comète jovienne Hartley 2. En effet, il est même supérieur à celui mesuré pour les comètes issues du nuage d’Oort.

“Cette découverte surprenante pourrait indiquer que les comètes joviennes ont des origines diverses – peut-être se sont-elles formées au sein du jeune Système Solaire sur des distances plus grandes que nous le pensions précédemment, » déclare Kathrin Altwegg, investigateur principal de ROSINA et auteur principal de l’article présentant ces résultats dans la revue Science de cette semaine.

« Notre découverte exclut également l’idée que les comètes joviennes contiennent uniquement de l’eau comparable à celle des océans sur Terre, et apporte du poids aux modèles qui mettent en avant les astéroïdes comme étant le mécanisme principal de livraison pour les océans sur Terre. »

“Nous savions que l’analyse in-situ de cette comète par Rosetta allait nous procurer des surprises à un niveau plus large, celui de la science du Système Solaire, et cette observation exceptionnelle alimente incontestablement le débat de l’origine de l’eau sur Terre, » déclare Matt Taylor, le scientifique de la mission Rosetta.

« Nous allons observer attentivement comment évolue et se comporte la comète alors que Rosetta va continuer à la suivre sur son orbite autour du Soleil l’année prochaine, ce qui nous donnera une perspective unique sur le monde mystérieux des comètes et leur contribution à notre compréhension de l’évolution du Système Solaire. »

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