EAU TERRESTRE (ORIGINE DE L')

La Terre, troisième planète du système solaire, est un corps tellurique aujourd'hui couvert d'eau (H₂O) liquide sur plus de 70 p. 100 de sa surface. Outre cette eau océanique, notre planète se caractérise également par la présence de glace et de vapeur d'eau à l'air libre : l'eau est donc présente sous ses trois états en surface. Par ailleurs, l'émergence de la vie sur Terre est toujours associée à la question de la présence d'eau liquide en surface : cette eau est le liant de la « soupe prébiotique ». Mieux appréhender l'apparition de la vie sur Terre nécessite donc de réfléchir à l'histoire de l'eau liquide terrestre et de s'interroger notamment sur l'origine de cette eau. Une théorie longtemps privilégiée serait que l'eau était issue du dégazage du manteau terrestre, ce qui implique une origine interne et héritée de l'accrétion des embryons planétaires. Cependant, de récentes études tendent à montrer que, au temps de l'accrétion des planétésimaux, au stade T-Tauri de notre Soleil, il y a 4,56 milliards d'années, les corps proches de l'étoile jeune et chaude étaient essentiellement secs. Il s'agit d'un modèle d'accrétion sèche de la Terre, modèle qui oblige à poser la question suivante : quelle est alors l'origine de l'eau terrestre ?

Estimer la quantité d'eau sur Terre

Pour comprendre d'où vient l'eau de la Terre, il faut d'abord en faire l'inventaire et déterminer où et sous quelle forme cette eau est stockée sur notre planète. La quantité d'eau en surface est estimée à 1 360 000 000 km³, dont plus de 97 p. 100 d'eau océanique, 2 p. 100 d'eau stockée sous forme de glaces (inlandsis, banquise, glaciers) et environ 0,5 p. 100 d'eau douce souterraine. Les eaux de surface continentales constituent moins de 0,02 p. 100 de l'eau de surface, quant à l'eau atmosphérique à l'état de vapeur, elle se limite à 0,001 p. 100. Toutefois, l'eau en surface ne représente que le sommet de l'iceberg.

En effet, de l'eau est stockée en profondeur, dans le manteau terrestre (enveloppe interne de la Terre située entre 30 et 2 900 km), ce qui s'illustre dans le dégazage de vapeur d'eau lors des éruptions volcaniques, laquelle représente de 50 à 90 p. 100 des gaz libérés. On estime qu'environ 5 × 10¹² kg d'eau sont ainsi extraits du manteau chaque année. Par ailleurs, le phénomène inverse s'observe également : de l'eau est entraînée en profondeur dans les zones de subduction où la croûte océanique hydratée plonge dans le manteau, emportant annuellement 10¹¹ kg d'eau. Plusieurs hypothèses sont formulées quant à la localisation et à la forme de l'eau mantellique : le manteau est constitué de péridotite, une roche elle-même composée de minéraux nominalement anhydres (notamment l' olivine, de formule [MgFe]₂SiO₄). Au niveau des zones de subduction, l'eau libérée par les minéraux de la croûte océanique hydrate le manteau sus-jacent : l'olivine se transforme en serpentine, un minéral hydraté de formule (Mg, Fe)₃Si₂O₅(OH)₄. La serpentinisation demeure toutefois un phénomène superficiel. Entre 400 et 525 km de profondeur environ, les conditions de pression et de température font que l'olivine est sous forme wadsleyite (olivine β), un polymorphe pouvant faire office de réservoir d'eau profonde. Certains chercheurs estiment ainsi que l'équivalent en quantité de nos océans, voire le triple, se trouve enfoui dans le manteau de la Terre.