Nos océans, matière extraterrestre
Publié par Michel le 30/10/2009 à 00:00
Source: CNRS
Illustration: © Francis Albarède.
Contrairement aux idées reçues, l'atmosphère et les océans n'ont pu se former à partir des vapeurs émises lors d'un volcanisme intense à l'aube de notre planète. Pour Francis Albarède du Laboratoire des sciences de la Terre (CNRS / ENS Lyon / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) Claude Bernard), l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) ne fait pas partie de l'inventaire initial de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...) mais provient de l'agitation (L’agitation est l'opération qui consiste à mélanger une phase ou plusieurs pour rendre une ou plusieurs de ces caractéristiques homogènes. Plusieurs types d'opérations liées...) entretenue dans le Système Solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre système...) externe par les planètes géantes. Des astéroïdes couverts de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) sont ainsi parvenus sur Terre une centaine de millions d'années après la naissance des planètes. L'eau serait donc extraterrestre, tardive, et sa présence aurait facilité la tectonique des plaques (La tectonique des plaques (d'abord appelée dérive des continents) est le modèle actuel du fonctionnement interne de la Terre. Elle est l'expression en surface de la convection qui se déroule dans le manteau terrestre.) avant même l'apparition de la vie (La vie est le nom donné :). Les conclusions de l'étude menée par Francis Albarède font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction...) d'un article publié le 29 octobre dans la revue Nature.

Les agences spatiales l'ont bien compris, qui parle de vie parle d'eau. Il y a 4,5 milliards d'années, la Terre a reçu en héritage suffisamment d'eau pour que des océans se forment et que la vie trouve les niches favorables dans les mers (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) et sur les continents nés de la tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n » signifiant batisseur, charpentier) est l'étude des structures géologiques d'échelle kilométrique et plus...) des plaques. En regard, la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre...) et Mercure sont des déserts secs et mortellement froids, Mars s'est asséchée très vite et la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) de Venus est un enfer brûlant.

D'après nos livres, l'océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a...) et l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) se sont formés à partir des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre :...) volcaniques et l'intérieur de la Terre est la source des éléments volatils. Or, les roches du manteau sont pauvres en eau (les géochimistes évaluent sa concentration à deux centièmes de pourcent). Il en est de même sur les planètes sœurs de la Terre (Vénus et Mars). Principale raison avancée par Francis Albarède, lors de la formation du Système Solaire, la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations...) ne serait jamais descendue suffisamment bas entre le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...) et l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) de Jupiter pour que les éléments volatils puissent se condenser avec le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base...) planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement les astres représentés sont animés soit...). L'arrivée de l'eau sur Terre correspondrait donc à un épisode tardif de l'accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par apport de matière.) planétaire.

Il est admis que les planètes terrestres se forment en quelques millions d'années par agglomération (Une agglomération est un ensemble urbain qui repose sur la continuité du bâti. L'agglomération correspond à la ville sur le plan...) d'astéroïdes (de taille kilométrique) puis de proto-planètes (de la taille de Mars). L'arrivée du dernier de ces gros objets correspond à l'impact lunaire (Pour les homonymes, voir Pierrot lunaire, une œuvre de musique vocale d'Arnold Schönberg.) 30 millions d'années après la formation du Système Solaire. Dans un premier temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), ce remue-ménage se fait entre objets planétaires localisés en deçà de la ligne de neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une...), c'est-à-dire entre le Soleil et la ceinture des astéroïdes. Cet espace balayé par les vents électromagnétiques du jeune Soleil est alors trop chaud pour que l'eau et les éléments volatils s'y condensent.

La livraison majeure des éléments volatils sur notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...) correspondrait à un phénomène qui s'est déroulé quelques dizaines de millions d'années après l'impact lunaire: il s'agit du grand nettoyage du Système Solaire externe initiées par les planètes géantes. Du fait de leur très forte gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.), celles-ci envoient dans toutes les directions, y compris la nôtre, les derniers gravats planétaires couverts de glace. Pénétrant dans le manteau par la surface, l'eau aurait alors ramolli la Terre et réduit la tension (La tension est une force d'extension.) à laquelle les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) se brisent. La tectonique des plaques débute alors, et avec elle, l'émergence des continents, conditions probablement nécessaires à l'apparition de la vie. Mars s'est asséchée avant que l'eau n'arrive à pénétrer en profondeur et, en ce qui concerne Vénus, personne ne sait quelles étaient les conditions avant le violent remodelage de sa surface, il y a 800 millions d'années, par un volcanisme intense.

À l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure solaire » employé pour...) où l'on commence à explorer sérieusement l'habitabilité des planètes extra-terrestres, comprendre ce qui a fait de la Terre le seul havre qui abrite la vie est une question primordiale.


Tentative de reconstruction chronologique de l'accrétion de la Terre (1)

Note:

(1) Les éléments indiqués en brun (U symbolise l'uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant que l'argent, autant que le...), Pb le plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.), Hf l'hafnium, W le tungstène (Le tungstène est un élément chimique du tableau périodique de symbole W (de l'allemand Wolfram) et de numéro atomique 74.), I l'iode (L'iode est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole I et de numéro atomique 53.) et Xe le xenon) sont utilisés pour dater précisément les événements. Une première phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) (T Tauri phase) correspond à un épisode de fortes radiations électromagnétiques qui a interrompu l'accrétion des matériaux planétaires. Puis, l'arrivée de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) planétaire a permis l'accrétion de protoplanètes. Collisions après collisions, les planètes se sont ainsi formées avec leurs masses actuelles ; la dernière collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) a donné naissance à la Terre et à la Lune (30 millions d'années après la formation du Système Solaire). Le chronomètre Hf-W date la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans...) métal-silicate, c'est-à-dire la séparation noyau-manteau. Un apport tardif et lointain (au-delà de 2,5 unités astronomiques) d'astéroïdes chondritique, entre 80 et 130 millions d'années après la formation du Système solaire, aurait notamment véhiculé des matériaux contenant de l'eau et des éléments volatils à partir desquels se seraient formés les océans.
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