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L'eau sur Terre : est-elle vraiment venue de la poussière spatiale ?

La poussière spatiale apporte de l'eau sur Terre
Écrit par Linda S. Hohnholz

Une équipe internationale de scientifiques a peut-être résolu un mystère clé sur les origines de l'eau sur Terre, après avoir découvert de nouvelles preuves convaincantes pointant vers un coupable improbable – le Soleil.

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Dans un nouvel article publié aujourd'hui dans la revue Astronomie de la nature, une équipe de chercheurs du Royaume-Uni, d'Australie et d'Amérique décrit comment une nouvelle analyse d'un ancien astéroïde suggère que des grains de poussière extraterrestres ont transporté de l'eau vers la Terre lors de la formation de la planète.

L'eau dans les grains a été produite par altération spatiale, un processus par lequel des particules chargées du Soleil, connues sous le nom de vent solaire, modifient la composition chimique des grains pour produire des molécules d'eau. 

Cette découverte pourrait répondre à la question de longue date de savoir où la Terre exceptionnellement riche en eau a obtenu les océans qui couvrent 70 % de sa surface – bien plus que toute autre planète rocheuse de notre système solaire. Cela pourrait également aider les futures missions spatiales à trouver des sources d'eau sur des mondes sans air.

Les planétologues se sont interrogés pendant des décennies sur la source des océans de la Terre. Une théorie suggère qu'un type de roche spatiale porteuse d'eau connue sous le nom d'astéroïdes de type C aurait pu apporter de l'eau à la planète dans les dernières étapes de sa formation il y a 4.6 milliards d'années.  

Pour tester cette théorie, les scientifiques ont déjà analysé les « empreintes digitales » isotopiques de morceaux d'astéroïdes de type C tombés sur Terre sous forme de météorites chondrites carbonées riches en eau. Si le rapport d'hydrogène et de deutérium dans l'eau de la météorite correspondait à celui de l'eau terrestre, les scientifiques pourraient conclure que les météorites de type C étaient la source probable.

Les résultats n'étaient pas aussi clairs. Alors que les empreintes digitales de deutérium/hydrogène de certaines météorites riches en eau correspondaient effectivement à l'eau de la Terre, beaucoup ne le faisaient pas. En moyenne, les empreintes liquides de ces météorites ne correspondaient pas à l'eau trouvée dans le manteau terrestre et les océans. Au lieu de cela, la Terre a une empreinte isotopique différente, légèrement plus légère. 

En d'autres termes, alors qu'une partie de l'eau de la Terre doit provenir de météorites de type C, la Terre en formation doit avoir reçu de l'eau d'au moins une autre source de lumière isotopique provenant d'un autre endroit du système solaire. 

L'équipe dirigée par l'Université de Glasgow a utilisé un processus analytique de pointe appelé tomographie par sonde atomique pour examiner des échantillons d'un type différent de roche spatiale connue sous le nom d'astéroïde de type S, qui orbite plus près du soleil que les types C. Les échantillons qu'ils ont analysés provenaient d'un astéroïde appelé Itokawa, qui ont été collectés par la sonde spatiale japonaise Hayabusa et sont revenus sur Terre en 2010.

La tomographie par sonde atomique a permis à l'équipe de mesurer la structure atomique des grains un atome à la fois et de détecter les molécules d'eau individuelles. Leurs découvertes démontrent qu'une quantité importante d'eau a été produite juste en dessous de la surface des grains de la taille de la poussière d'Itokawa par l'altération spatiale. 

Le système solaire primitif était un endroit très poussiéreux, offrant de nombreuses possibilités de production d'eau sous la surface des particules de poussière spatiales. Selon les chercheurs, cette poussière riche en eau aurait plu sur la Terre primitive aux côtés d'astéroïdes de type C dans le cadre de la livraison des océans de la Terre.

Le Dr Luke Daly, de la School of Geographical and Earth Sciences de l'Université de Glasgow, est l'auteur principal de l'article. Le Dr Daly a déclaré : « Les vents solaires sont des courants composés principalement d'ions d'hydrogène et d'hélium qui s'écoulent constamment du Soleil vers l'espace. Lorsque ces ions hydrogène frappent une surface sans air comme un astéroïde ou une particule de poussière spatiale, ils pénètrent à quelques dizaines de nanomètres sous la surface, où ils peuvent affecter la composition chimique de la roche. Au fil du temps, l'effet de "l'altération spatiale" des ions hydrogène peut éjecter suffisamment d'atomes d'oxygène des matériaux dans la roche pour créer H2O - eau - piégé dans les minéraux sur l'astéroïde.

"Ce qui est crucial, c'est que cette eau dérivée du vent solaire produite par le système solaire primitif est isotopiquement légère. Cela suggère fortement que la poussière à grain fin, secouée par le vent solaire et aspirée dans la Terre en formation il y a des milliards d'années, pourrait être la source du réservoir manquant d'eau de la planète.

Le professeur Phil Bland, professeur distingué John Curtin à l'École des sciences de la Terre et des planètes de l'Université Curtin et co-auteur de l'article a déclaré : « La tomographie par sonde atomique nous permet de jeter un regard incroyablement détaillé à l'intérieur des 50 premiers nanomètres environ de la surface. de grains de poussière sur Itokawa, qui orbite autour du soleil par cycles de 18 mois. Cela nous a permis de voir que ce fragment de rebord patiné par l'espace contenait suffisamment d'eau qui, si nous l'agrandissions, représenterait environ 20 litres pour chaque mètre cube de roche.

La co-auteure, la professeure Michelle Thompson du Département des sciences de la Terre, de l'atmosphère et des planètes de l'Université Purdue, a ajouté : « C'est le genre de mesure qui n'aurait tout simplement pas été possible sans cette technologie remarquable. Cela nous donne un aperçu extraordinaire de la façon dont de minuscules particules de poussière flottant dans l'espace pourraient nous aider à équilibrer les livres sur la composition isotopique de l'eau de la Terre et nous donner de nouveaux indices pour aider à résoudre le mystère de ses origines.

Les chercheurs ont pris grand soin de s'assurer que les résultats de leurs tests étaient exacts, entreprenant des expériences supplémentaires avec d'autres sources pour vérifier leurs résultats.

Le Dr Daly a ajouté : « Le système de tomographie par sonde atomique de l'Université Curtin est de classe mondiale, mais il n'avait jamais vraiment été utilisé pour le type d'analyse de l'hydrogène que nous menions ici. Nous voulions être sûrs que les résultats que nous voyions étaient exacts. J'ai présenté nos résultats préliminaires à la conférence sur les sciences lunaires et planétaires en 2018 et j'ai demandé si des collègues présents nous aideraient à valider nos découvertes avec leurs propres échantillons. Pour notre plus grand plaisir, des collègues du NASA Johnson Space Center et de l'Université d'Hawai'i à Mānoa, Purdue, Virginia et Northern Arizona University, les laboratoires nationaux de l'Idaho et de Sandia ont tous proposé leur aide. Ils nous ont donné des échantillons de minéraux similaires irradiés avec de l'hélium et du deutérium au lieu d'hydrogène, et d'après les résultats des sondes atomiques de ces matériaux, il est rapidement devenu clair que ce que nous voyions à Itokawa était d'origine extraterrestre.

« Les collègues qui ont offert leur soutien à cette recherche constituent vraiment une équipe de rêve pour l'altération spatiale, nous sommes donc très enthousiasmés par les preuves que nous avons recueillies. Cela pourrait ouvrir la porte à une bien meilleure compréhension de ce à quoi ressemblait le système solaire primitif et de la formation de la Terre et de ses océans. »

Le professeur John Bradley, de l'Université d'Hawai'i à Mānoa, Honolulu, co-auteur de l'article, a ajouté : Il y a à peine dix ans, l'idée que l'irradiation du vent solaire est pertinente pour l'origine de l'eau dans le système solaire , beaucoup moins pertinent pour les océans de la Terre, aurait été accueilli avec scepticisme. En montrant pour la première fois que l'eau est produite in situ à la surface d'un astéroïde, notre étude s'appuie sur l'accumulation de preuves que l'interaction du vent solaire avec des grains de poussière riches en oxygène produit effectivement de l'eau. 

« Comme la poussière qui était abondante dans la nébuleuse solaire avant le début de l'accrétion planétésimale était inévitablement irradiée, l'eau produite par ce mécanisme est directement liée à l'origine de l'eau dans les systèmes planétaires et peut-être à la composition isotopique des océans de la Terre. »

Leurs estimations de la quantité d'eau qui pourrait être contenue dans les surfaces altérées par l'espace suggèrent également une façon dont les futurs explorateurs de l'espace pourraient fabriquer des réserves d'eau même sur les planètes les plus apparemment arides. 

Le co-auteur, le professeur Hope Ishii de l'Université d'Hawai'i à Mānoa, a déclaré : « L'un des problèmes de la future exploration spatiale humaine est de savoir comment les astronautes trouveront suffisamment d'eau pour les maintenir en vie et accomplir leurs tâches sans l'emporter avec eux pendant leur voyage. . 

« Nous pensons qu'il est raisonnable de supposer que le même processus d'altération spatiale qui a créé l'eau sur Itokawa se sera produit à un degré ou à un autre sur de nombreux mondes sans air comme la Lune ou l'astéroïde Vesta. Cela pourrait signifier que les explorateurs de l'espace pourraient bien être en mesure de traiter des réserves d'eau fraîche directement à partir de la poussière à la surface de la planète. C'est passionnant de penser que les processus qui ont formé les planètes pourraient aider à soutenir la vie humaine alors que nous nous étendons au-delà de la Terre. » 

Le Dr Daly a ajouté : « Le projet Artemis de la NASA vise à établir une base permanente sur la Lune. Si la surface lunaire a un réservoir d'eau similaire provenant du vent solaire que cette recherche a découvert sur Itokawa, cela représenterait une ressource énorme et précieuse pour aider à atteindre cet objectif.

L'article de l'équipe, intitulé « Contribution du vent solaire aux océans de la Terre », est publié dans Astronomie de la nature. 

Des chercheurs de l'Université de Glasgow, de l'Université Curtin, de l'Université de Sydney, de l'Université d'Oxford, de l'Université d'Hawai'i à Mānoa, du Natural History Museum, du Laboratoire national Idha, de Lockheed Martin, des Laboratoires nationaux Sandia, du Centre spatial Johnson de la NASA, l'Université de Virginie, l'Université du Nord de l'Arizona et l'Université Purdue ont toutes contribué à l'article. 

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A propos de l'auteur

Linda S. Hohnholz

Linda Hohnholz a été rédactrice en chef de eTurboNews pendant de nombreuses années.
Elle aime écrire et fait attention aux détails.
Elle est également en charge de tout le contenu premium et des communiqués de presse.

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