Terre, vie et eau

Une eau extra…terrestre !

Notre belle planète bleue est couverte à 70 % d’eau. C’est une exception notable dans le système solaire puisqu’elle est la seule planète à disposer d’eau liquide en surface.

Plusieurs facteurs entrent ici en jeu.

La Terre : des conditions exceptionnelles.

La Terre appartient en effet à ce que les astronomes appellent la « zone d’habitabilité » de notre étoile, le Soleil. Il s’agit d’une région de l’espace autour du Soleil dans laquelle la température est assez élevée pour que toute l’eau ne soit pas gelée et assez basse pour que l’eau reste liquide sans s’évaporer. Cette zone de température idéale s’étend dans un rayon de 142 à 300 millions de kilomètres autour du Soleil, étoile qui fournit la chaleur. Avec une orbite de 150 millions de km en moyenne, la Terre est à la limite chaude de cette zone pour avoir la bonne température. Vénus est trop près du Soleil et présente un effet de serre redoutable qui élève encore plus sa température, rendant la présence d’eau liquide impossible. La Terre bénéficie aussi d’un effet de serre qui lui permet de retenir cette chaleur reçue du Soleil : c’est pourquoi la température ne descend pas trop la nuit et cette stabilité est favorable à la vie.

Système solaire, Terre et eau

Zone d’habitabilité du système solaire

 Mars aurait pu avoir des températures suffisantes pour obtenir de l’eau liquide puisqu’elle est bien placée dans la zone d’habitabilité. Mais elle est incapable de retenir la chaleur qu’elle reçoit du Soleil. En effet, pour cela, il faut avoir un effet de serre et donc une atmosphère, car ce sont les éléments chimiques présents dans cette atmosphère qui retiennent la chaleur. Or Mars n’était pas assez massive pour retenir son atmosphère et il n’en reste aujourd’hui qu’une faible trace. La Terre, au contraire, peut retenir son atmosphère et l’eau qui s’y trouve, car, sa masse étant plus élevée, sa gravité compense la tendance de l’atmosphère à s’échapper dans l’espace.

La Terre peut donc retenir de l’eau liquide à sa surface. Mais d’où vient toute cette eau ?

Une eau venue du ciel.

D’après les scénarios récents de formation du système solaire, développés par des astronomes, le Soleil s’est formé à partir de la contraction d’un immense nuage de gaz et de poussières. Une fois sa taille atteinte se trouvaient autour de lui tout le gaz restant et les poussières sous la forme d’un disque. De ce disque sont nées les planètes, il y a environ 4,5 milliards d’années. Les planètes géantes, d’abord, ont utilisé le gaz du disque : elles sont aujourd’hui gazeuses, au nombre de quatre (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune). Il ne restait alors plus que les poussières qui, par chocs successifs, se sont agglomérées pour former les planètes rocheuses au cœur du système solaire : Mercure, Vénus, la Terre et Mars. On parle d’accrétion. Les débris qui n’ont pas réussi à fusionner pour donner une planète forment aujourd’hui les ceintures d’astéroïdes du système solaire, situées entre Mars et Jupiter et au-delà de Neptune.

 Plusieurs hypothèses courent aujourd’hui sur l’origine de l’eau sur Terre :

À la fin de l’accrétion, des perturbations auraient délogé un grand nombre d’astéroïdes des ceintures et ceux-ci seraient entrés en collision avec la toute jeune Terre. C’est ce que l’on appelle le Grand Bombardement qui aurait duré de -4,1 à -3,9 milliards d’années. Ces pluies intenses étaient composées essentiellement d’un type particulier de météorites appelées chondrites, qui contiennent de l’eau.

Les météorites pourraient aussi avoir été des comètes en provenance du Grand Nuage de Oort qui entoure le système solaire. Des comètes passent encore parfois à proximité de la Terre. À l’époque, il y en avait beaucoup plus et elles entraient régulièrement en collision avec la Terre. Or, venant de très loin du Soleil, elles sont essentiellement composées de glace et auront pu ainsi apporter beaucoup d’eau.

Enfin, l’accrétion a pu enfermer du gaz, issu du nuage dans lequel le Soleil s’est formé, au cœur de notre planète. Mais la Terre est une planète active, avec un volcanisme avéré. Lorsqu’elle était en cours de refroidissement, ce volcanisme était très important. Or il permet de faire remonter des roches et du gaz depuis le centre de la Terre. Ce dégazage intensif aurait pu fournir l’oxygène et l’hydrogène nécessaires à la fabrication d’eau.

 Ainsi, d’une manière ou d’une autre, toute l’eau présente aujourd’hui sur Terre est issue de l’espace, que ce soit via les météorites, les comètes ou le nuage interstellaire qui a donné naissance au Soleil.

Aucune de ces hypothèses n’a été écartée pour le moment par les scientifiques, car nos connaissances sont limitées et ne permettent pas de faire un choix. Sans doute la réalité est-elle un subtil mélange de ces trois possibilités.

Le saviez-vous ?

À partir du moment où la Terre a été formée, les quantités d’eau liquide et de glace ont beaucoup varié selon les époques et les climats, mais la quantité totale d’eau présente sur Terre sous toutes ses formes reste constante. La faible quantité d’eau perdue dans l’espace chaque jour est compensée par l’arrivée de micrométéorites (plus petites, mais semblables à celles du Grand Bombardement) qui tombent aussi chaque jour sur Terre, apportant leur lot d’eau.

L’effet de serre

Lorsque la Terre reçoit le rayonnement émis par le Soleil, une partie de ce rayonnement est réfléchi vers l’espace par l’atmosphère. Le reste chauffe un peu l’atmosphère, mais la majorité du rayonnement atteint la surface terrestre. À son tour, cette surface réfléchit une partie du rayonnement reçu tandis que le reste est absorbé et permet de chauffer la surface. Mais la surface chauffée émet alors du rayonnement vers l’espace et celui-ci est en partie retenu par l’atmosphère (les gaz à effet de serre) et renvoyé vers la surface. Cela contribue à chauffer encore plus la surface et l’atmosphère : c’est ce que l’on appelle « l’effet de serre ».

S.F.

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