La question de l'origine de l’eau sur notre planète est fondamentale pour mieux comprendre l’apparition de la vie, il y a au moins 3,8 milliards d’années. Pour tenter de remonter la piste de l'eau terrestre, les scientifiques utilisent sa signature isotopique. En clair, si un élément chimique, comme l'hydrogène de l'eau, correspond à un unique atome, il en existe toutefois plusieurs variétés. Ces variantes, que l'on appelle des isotopes, possèdent des propriétés chimiques quasi identiques, le même nombre de protons et d'électrons, mais un nombre différent de neutrons. De fait, il existe donc deux types d'eau : l'eau ordinaire (H²O), à base d'hydrogène (H) dépourvu de neutron, et l'eau lourde (D²O), faite d'un isotope de l'hydrogène doté d'un neutron, le deutérium (D), bien plus rare.
Dans la nature, les deux sont mélangés, de sorte qu'en mesurant l'abondance respective du deutérium et de l'hydrogène (rapport D/H), on obtient une sorte de signature de l'eau étudiée. C'est ainsi que les scientifiques se sont, par exemple, aperçus que des météorites, les chondrites carbonées, véritables fossiles de la formation du système solaire, incorporent des minéraux hydratés dont l'eau présente un rapport D/H – autrement dit une signature isotopique – très proche de celui de l'eau de nos océans.
Mais en quoi ce rapport D/H est-il particulièrement significatif pour retracer l'origine de l'eau terrestre ? « Pour le comprendre, il faut savoir que tout l'hydrogène et tout le deutérium qui existent dans le cosmos se sont formés au début de l'Univers et qu'on n'en a pas fabriqué depuis. Il s'agit des premiers atomes à partir desquels tous les autres éléments chimiques ont été produits, par fusion nucléaire, dans le cœur des générations successives d'étoiles », explique l'astronome et chimiste. Or on estime qu'il y avait, au début de l'Univers, environ 1 atome de deutérium pour 100 000 atomes d'hydrogène.
Qu'en est-il du rapport D/H de l'eau terrestre ? On y trouve environ 1 atome de deutérium pour 10 000 atomes d'hydrogène, soit dix fois plus : voilà qui n'est pas anodin ! L'eau terrestre a donc subi une transformation qui fait qu'elle contient plus d'eau lourde qu'attendu. Autrement dit, un ou plusieurs processus l'ont enrichie en deutérium. Mais alors, où et quand ?
Ces images du disque autour de la protoétoile V883 Orionis, prises par le radiotélescope Alma, montrent la distribution spatiale de l'eau, de la poussière et du monoxyde de carbone. Comme l'eau gèle à des températures plus élevées que le monoxyde de carbone, elle ne peut être détectée sous forme gazeuse que plus près de l'étoile. L'écart apparent entre les images de l'eau et du monoxyde de carbone est en fait dû à l'émission brillante de la poussière, qui atténue l'émission du gaz.
Une nouvelle étude confirme que l'eau, présente en abondance sur la Terre, s'est formée avant notre propre étoile, dans le nuage de gaz où le Soleil n'était encore qu'en gestation. Elle est donc plus vieille que le Soleil lui-même ! C'est du moins ce que suggèrent des observations réalisées grâce au radiotélescope Alma de l'Observatoire européen austral (ESO), qui ont permis de trouver, en quelque sorte, le chaînon manquant de l'histoire.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
