Mise à jour le 18 Mai 2014

 

CONFÉRENCE
«L’EAU DANS LE SYSTÈME SOLAIRE»

Par Pierre THOMAS géologue et professeur à l’ENS Lyon.

Organisée par l'IAP

98 bis Bd Arago, Paris 14ème

 

Le Mardi 6 Mai 2014 à 19H30

 

Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)

Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos

Vidéo de la conférence par Canal U (ce n’est plus le CERIMES) disponible sur leur site quelques jours après (Canal U  propose aussi toutes les vidéos des conférences IAP) :    

voir :  http://www.canal-u.tv/auteurs/institut_d_astrophysique_de_paris_iap/videos#element_2

 

 

BREF COMPTE RENDU

 

 

 

 

 

Pierre Thomas est géologue de formation et il travaille au laboratoire de géologie de Lyon.

 

Il s’intéresse particulièrement à la géologie comparée des planètes.

 

Il est aussi l’animateur d’un site de formation sur la géologie passionnant.

 

 

La conférence commence par « la » question : où y-a-t-il de l’eau dans le système solaire ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L’Hydrogène est l’élément le plus dominant dans une galaxie.

A part l’H moléculaire, la molécule d’eau est la plus abondante dans l’Univers.

 

 

 

Dans la nébuleuse solaire, les poussières se rassemblent sous l’effet de la gravité. L’eau est présente dans le système solaire à divers degrés.

 

Près du Soleil : il fait chaud, eau rare, silicates et fer sous forme de poussières solides.

On s’éloigne du Soleil, il fait tiède, les poussières s’hydratent.

Dans le système solaire externe, il fait froid, l’eau est sous forme solide.

 

Dans tous les cas, H2 et He sont sous forme gazeuse.

 

 

 

 

 

 

 

LA TERRE ET LA LUNE.

 

Bien qu’on appelle la Terre, la planète bleue ; l’eau est rare sur Terre ; elle représente seulement 1/1000 de la masse totale de la planète. Terre = 6 1024 kg   eau = 1021 kg.

Sur la Lune, il existe près des pôles des cratères qui ne voient jamais la lumière du Soleil (-200°C), ils contiennent de la glace d’eau apportée par les comètes certainement.

 

On peut détecter la présence de cette glace d’eau en remarquant que les rayons cosmiques qui vont frapper le sol lunaire (pas d’atmosphère, pas de champ magnétique) vont produire des neutrons.

Ces neutrons sont des neutrons « rapides », sauf si ils rencontrent de l’Hydrogène (présents dans l’eau), qui les ralentit, ils deviennent des neutrons « lents ». C’est ce qu’a détecté la sonde Lunar Prospector en passant au-dessus de certains cratères polaires.

De même plus près de nous, en 2009, la sonde LCROSS en s’écrasant sur la lune dans un de ces cratères a émis un panache qui a été analysé : il contenait une quantité d’eau non négligeable (sol contenant approx. 5% d’eau).

 

 

VÉNUS.

 

Les premières missions d’exploration de Vénus ont montré que la température au sol était infernale : 450°C et la pression près de 90 atm. On ne trouve que 0,002% d’eau dans l’atmosphère de Vénus.

 

 

Où est donc passé l’eau ?

 

Les UV présents ont dissocié H2O en H2 parti dans l’espace et O2 qui a oxydé le Fer du sol en donnant Fe2O3.

 

Les Russes ont posé de nombreuses sondes (Venera) sur la surface de Vénus, elles ont survécu en moyenne une heure ou deux à la surface et ont eu le temps de transmettre à la Terre, des photos du sol.

 

En voici une « redressée » par une équipe américaine (Don Mitchell)

 

 

 

 

 

MARS.

 

Température moyenne : -50°C, pression atmopshérique, moins de 1% de la pression terrestre.

On sait que dans ces conditions, l’eau liquide ne peut exister de façon pérenne à la surface, on passe alternativement de solide à gazeux et réciproquement, c’est le phénomène de sublimation.

 

En 1666, JD Cassini découvre les calottes polaires, il imagine avec justesse que c’est de la glace.

Trois siècles plus tard, on prouvera que c’est bien de la glace d’eau, en tout cas pour la calotte Nord au moins.

 

Celle-ci fait 1000km de diamètre et 3km d’épaisseur en été, en hiver une fine couche de glace de CO2 s’y ajoute.

 

Les sondes spatiales en orbite autour de Mars nous ont permis d’analyser en détail ces calottes, comme on le voit sur la photo ci-contre.

 

 

 

 

 

On remarque aussi sur certaines photos, qu’après un impact météoritique sur le sol martien, un dépôt blanc apparait tout autour du cratère, c’est de la glace d’eau. Elle existe donc en faible profondeur ; elle va mettre quelques mois à disparaitre.

 

D’altitude, les sondes martiennes détectent les neutrons marqueurs de H contenu dans H2O, et nous fournissent la carte de la répartition de la présence de H et donc d’eau.

 

Mais d’autres signes aussi tangibles apparaissent sur certaines photos où on distingue clairement l’écoulement d’un liquide, un fleuve, une rivière.

L’eau a bien coulé dans un passé lointain, a-t-elle pu permettre le début d’une évolution biologique même simple ?

C’est la question que doivent résoudre les sondes actuelles et futures.

 

 

 

La mission Phoenix qui a atterri dans la zone polaire N de Mars a mis au jour des paysages polygonaux signes de présence de permafrost, de plus en grattant le sol (voir photo ci-contre) on a mis aussi au jour une substance blanche qui s’est sublimée au bout de quelques jours.

 

De l’eau ? Oui après analyse.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Il est aussi certain que l’on a trouvé en de nombreux endroits des argiles qui sont un marqueur non équivoque de la présence passée d’eau.

 

De nombreux autres indices vont dans le même sens, comme les stratifications découvertes par Opportunity, qui n’ont pu être faites que sous un courant d’eau.

 

De plus la nouvelle sonde Curiosity a rapidement trouvé aussi des preuves de cette présence : on met en évidence des structures correspondantes à une présence liquide importante.

 

C’est un peu normal, on s’est posé dans l’ancien delta d’un fleuve au sein du cratère Gale.

 

On y reconnaît des pierres, des roches, du gravier, des galets qui ont été charriés par des fleuves d’eau liquide.

Ces roches se sont déposées dans cette eau peu salée et de pH neutre, environnement que l’on pourrait considérer comme favorable à une vie pré biotique.

 

 

 

 

Histoire d’eau sur Mars : on pense que de 4,5 à approx 4 Ga (milliards d’années) il y avait de l’eau liquide sur Mars. Ensuite Mars perd progressivement son eau (et son atmosphère). Mais une grande quantité est encore présente en sub surface.

 

 

 

JUPITER ET SATURNE.

 

Les planètes géantes ont de nombreux satellites, les plus gros sont constitués principalement de glace et de roches.

 

Ces 15 satellites de « glace », 2 de Jupiter, 7 de Saturne, 5 d’Uranus et 1 de Neptune, ont une densité moyenne de 1,5., ce qui correspond approximativement à 3 volumes d’eau (glace) pour un volume de roches.

 

Certains sont intéressants comme Rhéa et Encelade :

 

 

 

Rhéa avec un énorme manteau de glace.

Encelade, plus petit (500km) avec ses griffures de tigre du Pôle Sud laissant échapper de l’eau (givre de glace). Présence d’un océan d’eau liquide

 

 

Signalons qu’en plus de l’eau, Cassini a trouvé des composés organiques dans les émissions d’Encelade.

 

 

Le satellite Europe de Jupiter est aussi l’un des plus intéressants, on pense qu’un océan d’eau salée liquide se trouve sous la croûte de glace.

 

 

Europe a une densité de l’ordre de 3, on en déduit que c’est un corps similaire à la Terre et recouvert d’un océan de 100km d’épaisseur, mais cet océan est gelé en surface au moins (température moyenne -150°C).

La vie aurait-elle pu apparaitre dans un tel océan. ??

Galiléo a détecté des panaches d’eau s’échappant de la surface en certains endroits, ces panaches pourraient être analysés évitant ainsi de creuser la glace.

 

 

 

 

 

POUR ALLER PLUS LOIN :

 

La conférence de P Thomas aux RCE 2006   et aux RCE 2010. Sur votre site préféré.

 

Dossier complet sur l’eau dans le système solaire par P Thomas sur le site de Lyon.

 

Les conditions de la vie, dossier par P Thomas sur le même site.

 

 

 

 

Bon ciel à tous !

 

Jean Pierre Martin .Commission de Cosmologie de la SAF.

www.planetastronomy.com

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