L’idée selon laquelle les comètes ont fourni de l’eau à la Terre primitive est tombée en disgrâce au cours de la dernière décennie, mais un nouvel examen des données de la mission Rosetta de l’Agence spatiale européenne (ESA) vers une comète emblématique « canard en caoutchouc » a rouvert cette possibilité.
L’eau a une composition chimique assez simple : seulement trois atomes (deux d’hydrogène et un d’oxygène) dans chaque molécule. C’est également l’une des molécules les plus abondantes sur Terre, les océans de notre planète regorgeant d’environ un million de milliards de tonnes de liquide.
Comment tout cela eau qui a fini sur Terre reste un mystère. Certains scientifiques pensent que même si les processus géologiques de la Terre en ont généré une infime fraction, la majeure partie de l’eau a probablement été déposée par comètes ou astéroïdes via des collisions cataclysmiques répétées.
Déterminer lequel de ces deux groupes est responsable implique une signature chimique particulière qui apparaît parce que l’hydrogène présent dans l’eau se présente sous deux isotopes ou formes distincts. Alors que la plupart des atomes d’hydrogène ne contiennent qu’un seul proton dans leur noyau, une infime fraction abrite un neutron supplémentaire. La signature chimique consiste à mesurer la quantité de cet isotope d’hydrogène plus lourd, appelé deutérium, par rapport à sa forme régulière plus légère – une quantité appelée rapport deutérium/hydrogène, ou D/H.
« Le D/H dans l’eau nous indique à quelle température la glace s’est formée, et à partir de là, à quelle distance une comète s’est formée du Soleil », Kathleen Mandtplanétologue à la NASA et auteur correspondant d’une nouvelle étude décrivant la réanalyse, a déclaré à Live Science dans un e-mail. Plus la valeur D/H est basse, plus on s’éloigne de la soleil l’astéroïde ou la comète est né.
Les recherches menées au cours des dernières décennies ont montré que le rapport D/H de la Terre est similaire à celui de nombreux astéroïdes et qu’une poignée d’entre eux Comètes de la famille Jupiter — un groupe de comètes qui passent devant le soleil environ tous les 20 ans et dont les trajectoires sont modifiées par la gravité de Jupiter.
Mais la valeur D/H de la comète « canard en caoutchouc » 67P/Churyumov-Gerasimenko, déterminée dans une étude de 2015, a essentiellement mis fin aux arguments en faveur des comètes. En moyenne sur 150 mesures collectées par l’ESA Mission Rosette lors du rendez-vous du vaisseau spatial avec la comète 67P en 2014, la valeur D/H était environ trois fois supérieure à celle de la Terre. Les chercheurs ont interprété cela comme une preuve qu’il était très peu probable que les comètes aient apporté de l’eau à la Terre.
Les résultats étaient déroutants, a déclaré Mandt, car la valeur D/H était bien supérieure à celle des autres comètes de la famille Jupiter. De plus, « la comète devrait contenir beaucoup plus de CO (monoxyde de carbone) et de N2 (azote) que ce que Rosetta a mesuré, car ces glaces se forment également à des températures très froides », a-t-elle ajouté.
Pour comprendre le rapport D/H apparemment élevé de la comète 67P, Mandt et d’autres astronomes d’instituts de recherche aux États-Unis, en France et en Suisse ont décidé de parcourir l’ensemble des données Rosetta. En utilisant une technique statistique innovante développée par Jacob Lustig-Yäger du laboratoire de physique appliquée de Johns Hopkins, l’équipe a identifié des signaux provenant uniquement de molécules d’eau contenant du deutérium, ce qui leur a permis de rassembler environ 4 000 mesures D/H.
Les chercheurs ont découvert que les valeurs D/H variaient énormément le long de l’axe long de la comète, la plus élevée se situant près du « noyau » – la partie rocheuse qui ressemble à un canard en caoutchouc – et diminuant le long de la queue.
Cependant, les chercheurs ont noté que les particules de poussière situées à environ 120 kilomètres du noyau sont essentiellement asséchées, ce qui signifie qu’elles sont dépourvues de glace enrichie en deutérium qui pourrait générer des valeurs D/H faussement élevées. En utilisant uniquement les données collectées à cette distance, les auteurs ont calculé que la valeur D/H réelle de la comète 67P n’était que 1,5 fois celle de la Terre.
La valeur D/H révisée signifie que « toutes les comètes de la famille Jupiter que nous avons pu mesurer ont un D/H plus proche du D/H de l’eau de la Terre », a déclaré Mandt. Cela implique que les comètes ont joué un rôle majeur plutôt que mineur dans l’irrigation de la Terre. De plus, a-t-elle ajouté, une valeur D/H plus faible suggère que la comète 67P est née plus près du soleil que ne le pensaient les scientifiques.
