D'où vient l'eau des océans?

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L'objectif de la communauté internationale est de parvenir, lors de la Conférence des Nations unies qui sera accueillie en 2015 à Paris, à un accord mondial et contraignant permettant de contenir le réchauffement à 2 degrés.

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(Québec) «Ai-je raison de penser que, depuis la formation de l'atmosphère telle que nous la connaissons aujourd'hui, la quantité d'eau sur la Terre est demeurée la même sauf pour celle «rejetée» à l'extérieur de l'atmosphère par les astronautes?», demande Gilles Gagnon, de Québec.

Si l'on prenait certaines libertés dans l'interprétation de la question, on pourrait sans doute répondre quelque chose comme: «oui, grosso modo». La quantité totale d'eau présente sur Terre (l'«hydrosphère») de nos jours est essentiellement la même depuis que l'atmosphère est à peu près ce qu'elle est aujourd'hui. On parle ici d'une période remontant à quelques centaines de millions d'années pour avoir des concentrations d'azote et d'oxygène plus ou moins comparables à celles d'aujourd'hui (78 % et 21 %), mais en ce qui concerne la quantité d'eau sur Terre, on a de bonnes raisons de croire qu'elle est à peu près stable depuis bien plus longtemps que cela - à peine quelques centaines de millions d'années après la formation de la planète, laquelle remonte à 4,5 milliards d'années -, dit le professeur de géologie de l'Université Laval François Huot.

Mais voilà, et c'est bien ce qui nous chicote, la question de notre lecteur est phrasée de telle manière qu'elle laisse entendre que l'hydrosphère est un système complètement fermé et hermétique. Ce qui est loin d'être le cas. En fait, les seuls systèmes fermés dans toute cette histoire sont les engins que l'on envoie en orbite et la Station spatiale internationale. Hormis de légères pertes d'eau avec les déchets, nous confirme-t-on à l'Agence spatiale canadienne, pas une seule goutte de H2O ne transpire des fusées, de la SSI ou des combinaisons d'astronaute. Pour tout dire, même l'urine des astronautes est recyclée en eau.

Maintenant, sur le plancher des vaches, l'hydrosphère fluctue sans cesse depuis la nuit des temps. Bien sûr, sur la quantité totale d'eau présente, ces variations et ces échanges avec l'espace sont infimes jusqu'à l'insignifiance, mais ils n'en ont pas moins toujours existé.

On a longtemps cru que la formation de la Terre avait été «sèche», c'est-à-dire qu'il n'y avait pas d'eau à la naissance de notre planète, ou alors que le petit peu de H2O présent aurait été volatilisé par l'intense chaleur qui régnait ici bas à cette époque. L'hydrosphère, croyait-on, serait arrivée ou se serait formée par la suite, possiblement par le bombardement de météorites - dont certaines, les «chondrites carbonées», peuvent receler jusqu'à 20 % d'eau. 

La question est toujours ouverte, mais des résultats de recherche récents suggèrent qu'au contraire, une grande partie de «notre» eau était présente dès la naissance de la planète, voire avant. Des modélisations publiées en septembre dans Science montrent en effet qu'entre 30 et 50 % de l'eau sur Terre pourrait être plus vieille que le Soleil. Elle «flottait» dans l'espace avant que notre système ne voie le jour et aurait survécu aux conditions extrêmes qui prévalaient lors de la naissance de notre étoile et de notre planète.

Une autre étude, parue pas plus tard que jeudi dans cette même revue Science, est arrivée à des conclusions semblables en analysant la composition de météorites provenant de la «ceinture d'astéroïdes» qui se trouve juste au-delà de l'orbite de Mars. Nous n'avons pas ici l'espace qu'il faut pour entrer dans les détails, mais disons que les auteurs de l'étude ont examiné les différentes «versions» - les isotopes, comme disent les chimistes - de l'oxygène, de l'azote et de l'hydrogène qui se trouvent dans des météorites provenant de la «ceinture d'astéroïdes» de notre système solaire, juste au-delà de Mars. Et ils y ont trouvé des similitudes frappantes avec la composition isotopique de ces trois éléments sur Terre. Cela suggère que, dans le disque de matière d'où est issu le système solaire, il y avait de l'eau à des distances du Soleil comparables à celle où la Terre s'est formée.

Il est possible, notent les auteurs de cette seconde étude, que ladite eau n'ait pas été présente sur notre planète dès le début, mais qu'elle se soit plutôt trouvée plus loin et soit «tombée» plus tard à la faveur de jeux de gravité. Mais dans tous les cas, ces travaux montrent bien que l'eau n'est pas confinée à la Terre, qu'on peut en trouver en bien d'autres endroits de l'espace.

Et pour la question de notre lecteur, c'est un point très important, car il signifie que nous recevons continuellement de l'eau en provenance de l'espace, complète M. Huot : les chondrites carbonées sont des météorites assez fréquentes, formant environ 5 % des météorites qui tombent sur Terre chaque année; au total, en comptant jusqu'aux plus humbles grains de poussière spatiale, nous recevons chaque année autour de 50 000 tonnes de matériaux provenant de l'espace. Et il y a une partie d'eau là-dedans.

À l'inverse, cependant, nous en perdons aussi toujours un peu. L'eau s'évapore en effet facilement et une partie de cette vapeur atteint la haute atmosphère, où les vents solaires (des éjections de particules électriquement chargées provenant du Soleil) peuvent l'emporter. Heureusement, la Terre possède un champ magnétique qui protège son atmosphère contre ce genre de perte, mais c'est un bouclier qui n'est pas parfait: environ 90 000 tonnes d'hydrogène terrestre s'échappent à tout jamais dans l'espace chaque année. (Que l'on se rassure, cependant, c'est une quantité infinitésimale à l'échelle de la planète.)

Enfin, mentionnons que même lorsqu'elle reste bien sur terre, l'eau n'est pas à l'abri des transformations: les plantes et les cyanobactéries n'ont de cesse d'en transformer en sucre lors de la photosynthèse. Alors de ce point de vue là non plus, l'hydrosphère n'est pas parfaitement fixe.

Autres sources: Elizabeth Gibney, «Earth has water older than the Sun», Nature News, 2014, http://goo.gl/5vDpq6

Adam Sarafian et al., «Early accretion of water in the inner solar system from a carbonaceous chondrite-like source», Science, 2014, http://goo.gl/wrZ961

Charlotte McDonald, «Earth Loses 50,000 Tonnes of Mass Every Year», Who, What, Why, BBC, 2012, http://goo.gl/E21mLW

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