EAU TERRESTRE (ORIGINE DE L')

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L'eau de la Terre ne provient pas de son accrétion

Notion de séquence de condensation

Chaque élément chimique possède une T50 propre. Toutefois, la température de condensation d'un élément dépend de la composition du gaz : l'hydrogène pur se condense près du zéro absolu (– 273,15 0C, soit 0 kelvin [K]), mais s'il y a de l'oxygène, il se condense sous forme d'eau à 273,15 K (0 0C). Il faut donc tenir compte des associations possibles entre éléments chimiques de la nébuleuse solaire pour comprendre la condensation des premières particules du système solaire et l'accrétion des planétésimaux. La séquence de condensation du matériel du système solaire en fonction du refroidissement de la nébuleuse est représentée sur la figure 1. Ainsi, alors que la totalité des éléments nécessaires à la formation d'un corps tellurique (métal pour le noyau, olivine et pyroxènes pour le manteau) se condensent à une température supérieure à 1 000 K, les volatils de la nébuleuse solaire sont encore intégralement dans la phase gazeuse.

Accrétion de la Terre

Dessin : Accrétion de la Terre

Accrétion progressive des éléments au cours du refroidissement de la nébuleuse solaire. Les premiers éléments condensés, les plus réfractaires, sont des plagioclases calciques. Au cours du refroidissement se condensent les minéraux du manteau et du noyau (en violet), puis les éléments... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Le Soleil a « soufflé » les volatils au-delà de la ligne de neige

Lors de l'effondrement gravitaire du cœur d'un disque nébulaire, la température du gaz destiné à former une étoile comme le Soleil augmente régulièrement, entraînant l'émission de radiations électromagnétiques dont l'énergie augmente avec la température (visible, ultraviolet, puis rayons X et gamma). Des particules chargées, notamment des noyaux d'hydrogène et d'hélium, sont également émises ; elles portent le nom de vent solaire. C'est lestade T-Tauri de notre étoile qui précède le déclenchement des réactions nucléaires de fusion de l'hydrogène. Le Soleil jeune (étoile au stade T-Tauri) émettait donc des radiations beaucoup plus importantes et un vent solaire vigoureux. Ce vent « souffle » les gaz de la nébuleuse solaire vers la périphérie du système solaire, alors que les volatils se trouvent dans la phase gazeuse. Plus la distance au Soleil est grande, plus le chauffage radiatif est faible et plus la température est basse. Seuls les éléments réfractaires qui formeront la Terre à 1 unité astronomique (1 ua est égale à la distance Terre-Soleil) sont condensés, alors que, au-delà de la ceinture des astéroïdes (environ 2,5 ua), la température est suffisamment basse pour que de la glace d'eau se forme. L'expulsion des éléments encore gazeux par les radiations électromagnétiques de la phase T-Tauri privera les planètes du système solaire interne du stock de volatils qu'un refroidissement complet aurait pu leur apporter. En revanche, les corps qui se trouvent en arrière de la « ligne de neige » ont hérité du stock complet d'éléments volatils, et notamment d'eau (les comètes par exemple), présents dans le gaz nébulaire. L'eau présente sur et dans la Terre ne provient donc pas de l'accrétion primordiale des planétésimaux : elle a été apportée plus tardivement et a donc une origine « extraterrestre ».

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Lac du Jökulsárlón : les trois états de l'eau

Lac du Jökulsárlón : les trois états de l'eau
Crédits : M.-L. Pons

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Enclaves de péridotites dans du basalte

Enclaves de péridotites dans du basalte
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Accrétion de la Terre

Accrétion de la Terre
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Rapport D/H de l'eau de la Terre

Rapport D/H de l'eau de la Terre
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Écrit par :

  • : directeur du laboratoire de géologie de Lyon Terre, planètes, environnement à l'École normale supérieure de Lyon
  • : chercheuse au laboratoire de géologie de Lyon Terre, planètes, environnement, géochimie, agrégée préparatrice à l'École normale supérieure de Lyon

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Pour citer l’article

Francis ALBARÈDE, Marie-Laure PONS, « EAU TERRESTRE (ORIGINE DE L') », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 26 avril 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/eau-terrestre-origine-de-l/