L’approvisionnement et la redistribution de l’eau vers la Terre était une affaire compliquée, l’hydrogène provenant de sources nébulaires chondritiques et solaires.
Un mystère majeur de la science planétaire
Un mystère majeur de la science planétaire est l’origine de l’eau de la Terre. En utilisant le rapport deutérium/hydrogène (D/H) comme traceur isotopique de l’origine de l’eau sur notre planète.
Grâce à la modélisation quantitative, la Terre contient environ huit océans d’eau, dont environ cinq d’entre eux se trouvent dans le noyau métallique (sous forme d’hydrogène).
D’où vient l’eau essentielle de la Terre ?
L’eau est essentielle à notre vie. Non seulement nous ne pourrions pas vivre sans elle, mais nous n’aurions même pas évolué sans elle, pas plus que nos compagnons de voyage sur l’arbre de la vie n’auraient pu naître et évoluer. Et nous ne pouvions pas aller faire de la voile, de la natation, de la plongée sous-marine, du surf, du kayak ou du jet ski dans l’océan, qui occupe les trois quarts de la surface de la Terre. Même les continents ont des lacs et des rivières, grands et petits. L’eau s’écoule même sous la surface sous forme d’eau souterraine, s’infiltrant dans les pores de la roche solide.
En d’autres termes, l’eau est importante, et la Terre en a des océans. Mais d’où vient-elle ? C’est une question de longue date en science planétaire, et l’une des plus intéressantes. Une idée populaire est que la plupart de l’eau a été fournie par des planétésimaux semblables aux météorites carbonées de chondrite. L’idée découle de la similitude de la composition isotopique de l’hydrogène dans la Terre et les chondrites carbonées.
Le deutérium
Le deutérium est un isotope de l’hydrogène que l’on appelle aussi hydrogène lourd. Son noyau contient un proton et un neutron ; le noyau de l’hydrogène ne contient qu’un proton. À titre de référence, le D/H mesuré dans l’eau océanique moyenne standard de la Terre (SMOW) est de 156 x 10-6 (0,000156). L’eau qui est liée à l’intérieur des minéraux hydratés, qui est en moyenne de 140 x 10-6. Cela est un peu inférieur au D/H dans l’eau moyenne de l’océan, ce qui amène Alexander et ses collègues à conclure qu’il devait y avoir des composants de matériaux D/H solaires inférieurs mélangés à la Terre, qui, selon eux, ressemblent à des CI riches en composés volatils (avec un D/H de 64-98 x 10-6) et d’autres matériaux ayant une composition solaire isotopique.
Les indices d’un composant de la nébuleuse solaire
Les indices d’un composant de la nébuleuse solaire (D/H de 21 x 10-6) proviennent de l’étude de la composition isotopique en hydrogène de l’eau des basaltes de l’île de Baffin, Canada.
Les basaltes de l’île de Baffin, comme quelques autres basaltes d’autres endroits, ont l’importante caractéristique d’avoir un 3He/4He élevé, autre indicateur d’une source dans la nébuleuse solaire. Lydia Hallis et ses collègues ont découvert que le D/H dans les basaltes était inférieur à 122 x 10-6, faisant allusion à la présence d’un composant primitif avec un D/H encore plus bas. Les basaltes proviennent du manteau profond et leurs compositions isotopiques de plomb (Pb) indiquent la formation de leurs sources profondes il y a plus de 4,45 milliards d’années, ce qui suggère une origine ancienne et primordiale pour leur région source dans le manteau – une source qui semble avoir contenu de l’hélium primitif et de l’eau.
Ajouter et modifier l’eau de la Terre en six étapes
La question dans son ensemble, en examinant l’accrétion planétaire, les océans magmatiques, la formation du noyau, la convection du manteau et l’interaction d’une proto-atmosphère avec la nébuleuse solaire environnante. Leur hypothèse globale utilise la composition isotopique de l’hydrogène comme traceur des sources d’eau et de son traitement lors de la formation planétaire et de la différenciation subséquente.
