05 octobre 2011
Un nouveau regard sur l'origine des océans terrestres
Le rapport H/D des comètes

D'où vient l'eau des océans ? La question taraude les scientifiques depuis des
décennies. Ils penchent aujourd’hui unanimement en faveur d’une origine
extraterrestre de l’eau qui couvre les deux tiers du globe. La Terre était sèche et
chaude à l’origine. La molécule d’eau y aurait, ensuite, été apportée par le
bombardement de corps célestes. Comment ? Et par quel type d’objets : météorites,
astéroïdes, comètes ? C’est tout l’enjeu du débat que viennent enrichir les dernières
données d’observation de la comète Hartley 2, obtenues par le télescope spatial
infrarouge européen Herschel. Ce résultat provient d’une étude menée en ondes
submillimétriques, inobservables depuis le sol. L’équipe internationale, qui inclut des
chercheurs du Laboratoire d’Études Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique
LESIA (Observatoire de Paris, CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Université Paris
Diderot), a détecté pour la première fois l’eau mi-lourde HDO, forme particulière de
l’eau H2O, au sein d’une comète issue de la ceinture de Kuiper, vaste réservoir
d’objets glacés qui s’étend à grande distance du Soleil, au-delà de Neptune.

 
Un nouveau regard sur l'origine des océans terrestres

L'image de droite est celle de la comète Hartley 2 prise par la sonde Epoxi de la Nasa. Crédit: NASA.

Un bon outil de diagnostic physico-chimique ici est le rapport relatif entre les
abondances de deux molécules : l’eau ordinaire H2O (deux atomes d’hydrogène et un
atome d’oxygène) et l’eau mi-lourde HDO où un atome de deutérium (deux fois plus
lourd) remplace un hydrogène. Dans les océans, le rapport deutérium à hydrogène D/H
vaut environ 0,0156 % : un chiffre similaire à celui trouvé dans les météorites issues de
la ceinture des astéroïdes entre Mars et Jupiter. Dans les six comètes étudiées jusquelà,
dont les célèbres Halley et Hale-Bopp, le rapport apparaît deux fois supérieur à
celui trouvé sur Terre. Ceci semblait identifier les astéroïdes comme la principale
source de l’eau terrestre. Les comètes n’auraient pas contribué pour plus de 10 %.
La nouvelle étude ramène pourtant ces dernières sur le devant de la scène : les
comètes auraient bel et bien pu contribuer à l’eau terrestre. Hartley 2 découverte en
1986 est réapparue dans le ciel à quatre reprises depuis. Sa dernière incursion est
intervenue en 2010. Le 20 octobre, elle est passée au plus près de la Terre, à 16
millions de kilomètres. Le télescope Herschel a ainsi pu la scruter le 17 novembre à
l’aide du spectromètre Heterodyne Instrument for Far Infrared HIFI, meilleur
instrument actuellement disponible pour détecter l’eau dans l’espace. Le rapport
deutérium/hydrogène relevé est de 0,016 %. Une valeur semblable à celle des océans.

 
Un nouveau regard sur l'origine des océans terrestres

Spectres montrant la détection d'eau semi-lourde (HDO - "heavy water") et d'eau normale (H2O) par le spectromètre HIFI à bord de l'observatoire Herschel. Crédit: programme HSSO, ESA/Herschel.

Ce résultat inattendu reflète sans doute la provenance spécifique de la comète
Hartley 2 qui revient aujourd’hui tous les six ans près du Soleil : très probablement née
au sein de la ceinture de Kuiper, au-delà de Neptune, elle a pu en être éjectée il
y a quelques dizaines à centaines de milliers d’années. D’où sa composition différente.
De leur côté, les six comètes précédemment étudiées se seraient formées près des
planètes géantes du Système solaire. Leurs orbites perturbées les ont, ensuite,
conduites à rejoindre le nuage de Oort, à plusieurs dizaines de milliers de fois la
distance Terre-Soleil, ou plusieurs centaines de milliards de kilomètres du Soleil.

 

Le réservoir de petits corps présentant une eau semblable à celle de la Terre s’avère,
en définitive, plus grand que prévu : il s’étend bien au-delà de la ceinture des
astéroïdes, entre Mars et Jupiter, et irait jusqu’à la ceinture cométaire de Kuiper, audelà
de Neptune.


L’eau des océans pourrait avoir été apportée jadis par une pluie d’icebergs cosmiques.

 

Campagne internationale
Les observations du télescope Herschel, en octobre et novembre 2010, ont été
conduites dans le cadre de la campagne internationale de suivi de la comète Hartley
2. Dans ce contexte, la sonde Deep Impact/EPOXI de la Nasa a aussi survolé l’astre le
4 novembre.

Référence
Les résultats sont publiés dans l’article Ocean-like water in the Jupiter-family comet
103P/Hartley 2 qui paraît le 5 octobre 2011 sur www.nature.com et le 13 octobre dans
Nature.

 
#51 - Màj : 15/11/2011

 

 

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Herschel cessera les observations en mars 2013. Ce colloque en octobre fera le point sur 3,5 ans de résultats scientifiques.

 

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