Les comètes à l'origine des océans terrestres: une hypothèse renforcée

Les comètes issues des confins du Système solaire auraient pu jouer un rôle clef dans l'émergence des océans sur Terre. En bouleversant les critères d'étude habituels, une étude parue le 20 mai 2019 dans une lettre de la revue Astronomy & Astrophysics menée par une équipe scientifique internationale comprenant des chercheurs de l'Observatoire de Paris - PSL, ravive le débat.


Les comètes sont des objets privilégiés pour l'étude du système solaire. Ayant peu évolué depuis leur formation il y a 4,6 milliards d'années, elles témoignent de la composition de la nébuleuse primitive de notre Système solaire. Certaines de leurs propriétés contiennent aussi des informations sur les régions précises où elles se sont formées, la ceinture de Kuiper et le nuage de Oort étant les deux vastes réservoirs cométaires au sein du Système solaire.

Typiquement, le rapport D/H, entre le deutérium - un isotope de l'hydrogène-, et l'hydrogène - qui forme avec l'oxygène la molécule d'eau-, est un excellent indicateur. Cette signature permet aussi de savoir si l'eau des comètes est de même nature ou pas que l'eau terrestre.

Depuis les années 1980, ce rapport n'a pu être mesuré qu'une douzaine de fois dans l'eau des comètes. Selon les cas, il s'est révélé identique à celui de l'eau sur la Terre ou deux fois plus élevé, voire trois fois dans le cas de la comète 67P explorée par la mission cométaire Rosetta. Des hypothèses ont été avancées pour expliquer cette diversité de composition. Les rapports obtenus, élevés dans une majorité des cas, tendaient aussi à minorer la contribution des comètes à l'origine des océans sur Terre.

Un nouveau paradigme

Le débat est relancé grâce à une nouvelle étude qui parait le 20 mai 2019 dans une lettre de la revue A&A à laquelle ont participé des chercheurs de l'Observatoire de Paris - PSL au Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique - LESIA (Observatoire de Paris - PSL / CNRS / Sorbonne université / Université Paris Diderot).

En décembre 2018, le passage de la comète 46P /Wirtanen au plus près de la Terre a fourni à l'équipe scientifique l'opportunité de faire une nouvelle mesure de ce rapport. Les observations qui ont été menées dans le domaine submillimétrique depuis l'avion stratosphérique SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) de la NASA, leur ont permis de déterminer qu'il était de type terrestre.

Or la comète 46P/Wirtanen fait partie des comètes dites hyperactives, tout comme les deux autres comètes dont la signature est identique à celle de l'eau sur Terre. Cette caractéristique a intrigué les scientifiques. Par comparaison avec des mesures antérieures et des modèles, ils se sont aperçus que le rapport D/H, n'était pas lié à l'origine d'une comète - Nuage de Oort ou ceinture de Kuiper.

Ils ont constaté qu'il était plutôt lié à la quantité d'eau libérée par les particules de glace dans leur halo (causé par le chauffage du Soleil), et non pas à celle de la glace présente directement à leur surface. "C'est la première fois que l'on peut relier tous les rapport D/H mesurés sur les comètes à un seul facteur", souligne Dominique Bockelée-Morvan, directrice de recherche CNRS à l'Observatoire de Paris - PSL et l'une des auteurs de l'étude. "Nous devrons donc peut-être repenser notre façon d'étudier les comètes, car l'eau libérée par les grains de glace semble être un meilleur indicateur du rapport D/H que l'eau libérée par la glace de surface", renchérit-elle.

Cela pourrait signifier que toutes les comètes, quelle que soit leur nature, auraient en fait un rapport D/H semblable aux océans terrestres. Bouleversant les paradigmes actuels, cette hypothèse ravive le débat sur l'origine de nos océans.

Référence

"Terrestrial deuterium-to-hydrogen ratio in water in hyperactive comets" D. C. Lis, D. Bockelee-Morvan, R. Guesten, N. Biver, J. Stutzki, Y. Delorme, C. Duran, H. Wiesemeyer, Y. Okada ,2019, Astronomy & Astrophysics letter, in presshttps://doi.org/10.1051/0004-6361/201935554