L'eau dans le système solaire

Le système solaire

 

De gauche à droite: Pluton (qui n'est plus une planète aujourd'hui), Neptune, Uranus, Saturne, Jupiter, la ceinture d'astéroïdes, Mercure, Vénus, La Terre (et la Lune), Mars.

L'arrivée de l'eau dans le système solaire.

La molécule d'eau est formée de 2 types d'atomes: l'hydrogène et l'oxygène. L'hydrogène, l'atome le plus simple, est présent en grandes quantités dans l'univers. L'oxygène, lui, est obtenu par fusion thermonucléaire: les noyaux d' hélium et de beryllium (eux-mêmes obtenus par fusion de noyaux d'hydrogène)s'associent et à terme, on obtient de l'oxygène:

{}^4_2\mathrm{He}+{}^4_2\mathrm{He}\longrightarrow{}^8_4\mathrm{Be}

{}^8_4\mathrm{Be}+{}^4_2\mathrm{He}\longrightarrow{}^{12}_{\ 6}\mathrm{C}

 {}^{12}_{\ 6}\mathrm{C}+{}^4_2\mathrm{He}\longrightarrow{}^{16}_{\ 8}\mathrm{O}

Pour se former, la molécule d'eau a besoin d'un environnement particulier: tout d'abord le température doit être idéale: ni trop chaude, car alors les liaisons entre atomes ne résistent pas, ni trop froide, car dans ce cas leur manque de mouvement ne permet pas aux atomes de s'associer. Ensuite il ne doit pas y avoir de rayons ultra-violets car ceux-ci détruisent les liaisons chimiques entre les atomes.   

Les géantes rouges (des étoiles de taille moyenne à grande en fin de vie et donc moins chaudes) sont donc l'environnement idéal à la formation de l'eau: ni trop chaudes, ni trop froides, elle possèdent de l'oxygène et de l'hydrogène, fruits de leurs précédentes fusions nucléaires.

Les molécules nouvellement formées -sous forme de glace, associées à d'autres poussières- sont éjectées de la haute atmosphère de l'étoile. Elles voyagent dans le milieu interstellaire et certaines passent alors à proximité de notre système solaire. A l'époque de sa formation, les poussières à l'approche de notre Soleil en formation -intensément chaud- se sont alors sublimées. Plus tard, les poussières et la vapeur d'eau se sont recondensées afin de former les 8 planètes, leurs satellites et les météorites. Qui contenaient donc de l'eau ! Les poussières venue du milieu interstellaire ont continué à approvisionner le système solaire en eau après sa formation en s'écrasant à la surface des planètes, libérant ainsi de l'eau. 

 

Les comètes

 

Les comètes sont surtout composées de glace et de roches (elles contiennent essentiellement de l’eau (80%), du monoxyde et dioxyde de carbone, du méthanol, du formaldéhyde, de l’ammoniac, du sulfure d’hydrogène, du méthane, de l’acétylène et de l’éthane). Lorsqu’elles se rapprochent du Soleil, la glace à la surface fond. D’où la chevelure que l’on aperçoit notamment derrière les étoiles filantes : c’est la glace qui, ayant fondu, se détache de la comète. Ce pourrait être les comètes qui, serait à l’origine de l’eau sur les planètes du systèmes solaire : en s’écrasant sur les planètes telles que la terre, elles auraient pu libérer de l’eau.

 

Mars

 

Ses températures bien inférieures à 0 degrés Celsius et sa pression atmosphérique très faible ne permettent pas la présence d’eau liquide sur Mars. Néanmoins, peu après sa formation (il y a environ 4,5 milliards d’années), Mars aurait pu avoir une atmosphère semblable à la nôtre et donc avoir de l’eau liquide. Si Mars n’a pas d’eau liquide, elle a de la glace : le sous-sol martien contient une couche de glace d’eau solide appelée permafrost. Au niveau des calottes polaires, il y a  également de la glace : d’eau et de gaz carbonique.

 

 

L'eau a probablement été présente sur Vénus à sa naissance. Mais la température élevée de la planète (due à son atmosphère épaisse qui retient les rayons du Soleil tout proche) a certainement entraîné la disparition de la quasi-totalité de l'eau présente: en effet les ultraviolets solaires décomposent la molécule de la façon suivante:

2 H2O  ->  2 H2 + 1 O2

Cette réaction se nomme photolyse.Les molécules obtenues (dihydrogène et dioxygène), très légères se sont envolées dans l'espace.

                                                                                                                        

Mercure

A sa naissance, Mercure possédait bel et bien de l’eau. Mais du fait de sa proximité avec le soleil, Mercure a une température très élevée. L’eau s’est donc évaporée vers les couches supérieures  de l’atmosphère. Là, elle a été dissociée par le rayonnement ultraviolet et transformée en oxygène et en hydrogène.

 

Jupiter, Uranus, Saturne et Neptune

 
 
 
 

Ces planètes contiennent en profondeur de la vapeur d’eau et des nuages de glace d’eau. Sur Jupiter la vapeur d’eau remonte parfois des profondeurs, se condense et peut provoquer des orages de plusieurs milliers de kilomètres de diamètre ! Il est également probable que leurs noyaux renferment de la glace. Dans les plus hautes couches de leurs atmosphères une faible quantité d’eau a récemment été détectée. Cette vapeur d’eau proviendrait de cristaux de glace interplanétaires qui, en pénétrant dans leur atmosphère, se seraient vaporisés.

Un satellite de Jupiter: Europe

 

La surface d’Europe est couverte d’une croûte de glace très épaisse sous laquelle se trouve peut-être un océan d’eau salée. Cette eau remonte parfois à la surface par de larges failles et gèle instantanément.

 

Le Soleil

 

Le soleil est composé à 75% d’hydrogène (nécessaire aux réactions de fusion nucléaires) et d’un peu d’oxygène (produit de la fusion). Il arrive donc que des liaisons chimiques entre l’oxygène et l’hydrogène se forment donnant ainsi de l’eau cependant la température dans le soleil étant extrêmement élevée, ces liaisons ne durent que quelques fractions de secondes.

 

Comment savons nous qu'il y a de l'eau sur ces planètes ?

Pour collecter ces nombreuses informations, les différentes agences spatiales envoient des sondes (comme la sonde Mars Express envoyée en 2003 par l'Agence Spatiale Européenne afin de forer le sol martien). Sur Jupiter, c'est la sonde Galileo qui a identifié la glace et la vapeur d'eau. Le satellite ISO a également détecté des traces de vapeurs d'eau dans l'atmosphère des plus grosses planètes.

Pauline Corblet et Clotilde Sipp

QUESTIONS: après cette description il me semble souhaitable d'essayer de comprendre comment à partir des nuages d'Hydrogène dans lesquels naissent les astres, on peut arriver à obtenir l'eau: c'est d'abord de la fusion thermoncléaire. Puis comment peut on affimer qu'il y a de l'eau sur les astre dont il est question: quels sont les moyens scientifiques qui permettent de l'affirmer avec une bonne probabilité...

 

Sources

-cnrs.fr

-eauetplanètes.free.fr

-astronomes.com

 

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