Cours de Géologie

Origine de l'eau sur la Terre

La Terre apparaît comme la seule planète du système solaire possèdant de l'eau à l'état liquide. Cet état n'est possible que par sa distance au Soleil. Sur Mercure, l'eau a été vaporisée et dissociée par le rayonnement ultra-violet du Soleil; l'hydrogène généré a diffusé dans l'espace. Venus, la "planète soeur" de la Terre est plus proche du Soleil, 0,7 U.A.: l'énergie reçue du Soleil est 2 fois plus grande. L'eau a été vaporisée dans l'atmosphère vénusienne ; avec le CO2, elle a produit un effet de serre et augmenté encore la température superficielle de la planète. Le CO2 n'a pu de ce fait se dissoudre dans l'eau liquide pour former des carbonates. Les U.V. solaire ont ensuite dissocié la plus grande partie de la vapeur d'eau en donnant de l'hydrogène qui s'est échappé définitivement de l'atmosphère vénusienne. En revanche, l'atmosphère a gardé plus facilement une partie de son deutérium qui était combiné dans les molécules d'eau lourde; cet isotope lourd a été détecté par la sonde américaine Pioneer. Vénus a pu à son origine contenir autant d'eau que la Terre; elle n'a plus maintenant qu'une faible quantité de vapeur qui correspondrait à une couche superficielle de 0,20 m à l'état liquide.
 

Mars, situé à 1,5 U.A., possède de l'eau sous forme de glace rassemblée en calottes polaires et gelée dans le sol (pergélisol). La température superficielle moyenne est de -53°C. Son atmosphère contient surtout du CO 2 sous faible pression ( 6 millibars). Les traces d'érosion à la surface suggèrent l'action de l'eau liquide il y a quelques milliards d'années, lorsque la température était plus élevée. On suppose qu'une grande partie de l'eau a été vaporisée et dissociée; l'atmosphère originelle riche en CO 2 aurait produit un effet de serre et élevé la température au dessus de 0°C. Petit à petit, le CO2 s'est dissous dans l'eau liquide et formé des carbonates. L'effet de serre a diminué et la température également.
 

Apparemment, seule la Terre contient de l'eau sous ses 3 états, et en particulier à l'état liquide, à sa surface; pourtant, à sa formation, l'eau gazeuse aurait dû subir le même sort que sur les planètes voisines: elle aurait dû être décomposée par les U.V. et dispersée dans l'espace en hydrogène. On a supposé que la planète, sans eau à l'origine car trop près du Soleil, avait été bombardée par une multitude de noyaux de comètes chargés de glace: l'eau terrestre aurait donc une origine cométaire. Une autre hypothèse  suppose que le nuage de poussières serait passé par une phase initiale chaude pendant laquelle tout aurait été volatilisé. Puis le nuage se serait refroidi et de nouveaux grains solides se seraient formés dont la composition dépendrait de la distance par rapport au Soleil. On explique ainsi la différence de composition chimique des planètes proches et éloignées du Soleil. Vers 1 U.A. se seraient condensés des silicates hydratés; ces grains se seraient agglomérés en corps de dimension planétaire et l'eau se serait dégagée à l'état de vapeur au moment de l'impact ou plus tard par dégazage volcanique. La surface de la Terre se refroidissant, la vapeur s'est condensé sous forme liquide et a dissous une grande partie duCO 2 qui a disparu progressivement de l'atmosphère pour se combiner dans les carbonates. L'effet de serre a diminué et la température de la surface a pris des valeurs proches de celles d'aujourd'hui. La vie a pu alors apparaître vers 3,5 milliards d'années. L'oxygène produit par les organismes photosynthétiques à partir du CO 2et de l'H2O s'est accumulé dans l'atmosphère et la couche d'ozone s'est formée progressivement en haute altitude, arrêtant les U.V. nocifs car mutagènes: vers -500 millions d'années, les organismes pluricellulaires ont pu se diversifier et coloniser la surface du globe.
 
 

Le maintien de l'eau liquide à la surface de la Terre demande des conditions trés strictes: distance du Soleil de 1 U.A., effet de serre modéré de l'atmosphère. Le calcul montre que placée un peu plus près du Soleil, à 0,95 U.A., la Terre recevrait 10% d'énergie solaire en plus: elle s'échaufferait au point de connaître le sort de Vénus; au contraire, placée plus loin à 1,03 U.A., elle subirait une glaciation généralisée au point que même les eaux des océans seraient entièrement converties en glace. On a également cherché à modéliser les conséquence de l'augmentation de la teneur en CO2 produit par l'activité humaine dans l'atmosphère: l'effet de serre serait accru et l'eau serait vaporisée en plus grande quantité. Par analogie avec les étoiles du même type, on prévoit une augmentation de l'energie solaire de 1% dans les prochains 100 millions d'années. Dans 1 milliard d'années, le flux solaire aura augmenté de 10 % et l'eau liquide disparaîtra de la surface de la Terre: la Planète Bleue aura perdu son originalité et sa biosphère, mais cela est une autre histoire...

La source de cet article :

http://www.u-picardie.fr/beauchamp/cours.qge/du-134.htm

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