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l'eau sur les autres planètes

par melany2410, le 27/04/2006 à 15:27 - 881 visites

bonjour cher guichet du savoir,
j'aimerais savoir si l'eau liquide a existé sur d'autres planètes ? si oui existe-t-il des clichés, photos ?
merci de m'éclairer


Réponse du Guichet du savoir

par bml_sci, le 02/05/2006 à 09:18

Réponse du département Sciences et Techniques

si l'eau liquide a existé sur d'autres planètes ?

Pour lever toute ambiguité, nous ne parlerons que des planètes du système solaire.
Dans le cas des planètes extrasolaires, au nombre proche de 190 découvertes à ce jour, les moyens mis en oeuvre ne permettent pas dans la plupart des cas d'avoir des renseignements sur la composition chimique de celles-ci. Pour des informations complémentaires sur ces planètes extrasolaires, vous pouvez consulter le livre de Fabienne Casoli et Thérèse Encrenaz : Planètes extrasolaires : les nouveaux mondes de 2005.

Pour revenir aux planètes du système solaire, la présence ou l'absence, passée, présente ou future, de l'eau à l'état liquide est conditionnée par quelques paramètres :l'existence de molécules d'H2O sous quelque forme que ce soit (vapeur, eau, glace) au moment de la création du système solaire. Cette eau peut provenir soit du dégazage du corps céleste, soit par les bombardements météoritiques extrêmement nombreux au début de la formation du système solaire ;la température diurne et nocturne au sol de la planète ou du satellite. Cette température est lié à deux facteurs : la taille du corps céleste qui :
1. lui permet ou non de produire sa propre énergie (cas du noyau terrestre) ;
2. lui permet ou non de garder l'atmosphère qui l'entoure ;la distance au soleil, ou dans une beaucoup moindre mesure à la planète pour son satellite, ce qui influe :
1. sur la dose de rayonnements reçus par le corps et donc sa température ;
2. d'une autre manière en raison des forces de marées induites par le soleil ou la planète (cas de Mercure et d'Io).
En détails, voici rapidement l'état des connaissances actuelles :la planète Mercure : la température élevée qui communique aux molécules une grande vitesse d'agitation (450°C et 150°C respectivement pendant la journée), et la gravité faible n'ont pas permis la retenue de l'eau.

la planète Vénus : La gravité de Vénus est assez forte pour retenir l'intégralité de l'eau, comme sur Terre. Vue la température forte (+ 450°C), cette eau devrait se retrouver sous forme de vapeur dans l'atmosphère. Ce n'est pas le cas, l'atmosphère de Vénus ne contenant que quelques dizaines de ppm d'H2O.
Où est passé cette eau ? L'eau initiale de Vénus est probablement restée sous forme de vapeur (forte température), contrairement à celle de la Terre qui a très rapidement été condensée en eau liquide. Cette vapeur d'eau initiale, en grande quantité dans l'atmosphère, a probablement été intégralement photolysée par les U.V. solaires, ce qui n'a pas pu se produire sur Terre à cause de l'état liquide de l'eau. L'eau est donc devenue H2 et O2. Le dihydrogène, molécule légère, a quitté la planète malgré la gravité importante. Cette fuite importante de dihydrogène est confirmée par le rapport isotopique 1H/2H de l'eau résiduel. Mais le dioxygène, molécule lourde n'aurait pas dû partir. Or elle n'est pas présente dans l'atmosphère.
On est donc amené à supposer (sans preuve) que cet O2 a complètement oxydé la lithosphère de Vénus. Il "suffit" en effet d'oxyder l'intégralité du Fe2+ des silicates en Fe3+ sur quelques dizaines de km d'épaisseur pour absorber tout le dioxygène théorique de Vénus.


Pour la Terre : C'est le cas opposé de la Lune et de Mercure : l'eau superficielle est restée. La pression et la température lui permettent d'exister en surface sous ces 3 états. Il ne faut pas oublier cependant qu'à coté de l'eau superficielle (océan principalement) existe aussi une eau profonde : le manteau terrestre contient environ 0,1% d'H2O (dispersée dans les réseaux cristallins), ce qui constitue une masse équivalente à celle des océans. Le volcanisme dégaze (et déshydrate) en permanence le manteau. Mais celui-ci se réhydrate grâce à la subduction qui injecte environ 80m3/s d'H2O dans le manteau.

Cas de la Lune : Sur la Lune par exemple, aucune molécule d'eau ni aucun minéral hydroxylé (comme un mica ou une amplibole) n'a été trouvée lors des missions Apollo.
Il existe cependant un site particulier où de la glace d'H2O semble exister sur ces corps : les cratères situés aux pôles, et dont le fond n'est jamais éclairé par le soleil et sousmis à une température constante de -200°C.
De la glace y a été détectée indirectement, et serait principalement d'origine cométaire.


Sur Mars : Actuellement, la température (moyenne de -50°C) et la pression (6 hPa = 0,6% de la pression terrestre) sur Mars ne permettent pas à l'eau liquide d'exister en surface, mais seulement sous la forme la vapeur et de glace.
L'atmosphère de Mars contient 0,03% de vapeur d'eau. Si cette vapeur précipitait, Mars serait recouvert d'une couche de glace de 12 microns d'épaisseur. De la glace existe aux pôles.
Deux calottes permanentes, épaisses, sont visibles aux pôles et stockent une quantité d'eau équivalente à celle de la calotte groenlandaise.
Chaque hiver, un mélange de givre d'H2O et de CO2 entoure ces calottes permanentes jusqu'à des latitudes assez basses ; cette fine couche de givre se sublime au printemps.


Pour les planètes gazeuses, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune : En surface, les 4 planètes géantes ne sont constituées que des gaz dihydrogène et hélium. Mais leur masse volumique comprise entre 0,7 et 1,7g/cm3 et leur moment d'inertie montrent qu'elles ne peuvent pas être constituées que de dihydrogène et d'hélium comprimés. Il doit y avoir au centre un noyau plus dense, mais qui ne représente qu'une faible proportion de la masse totale. Par exemple, sur Jupiter, la masse de ce noyau est estimée entre 1 et 5% de la masse totale. Comment expliquer une telle structure ?
Il faut supposer qu'à l'origine, ces 4 planètes géantes n'étaient pas différentes des autres corps de la région c’est à dire qu’elles obéissaient au modèle fer-silicate-glaces. Leur seule différence était qu’elles étaient les 4 plus gros corps. Leur gravité, plus forte que celles des 18 autres corps, leur a permis d'attirer à eux et de garder les gaz dihydrogène et hélium de la nébuleuse. Cette capture de dihydrogène et d'hélium, et l'augmentation de masse qui en résulte, a perduré jusqu'à ce que le Soleil s'allume et le vent solaire résultant chasse tous les gaz de la nébuleuse (sauf ceux maintenus par la forte gravité de ces planètes).
Donc, les planètes gazeuses ne contiennent que très peu d’eau sous forme de vapeur. Des mesures récentes montrent que seulement 0,2 % de l’atmosphère jovienne est de l’eau. Les scientifiques pensent aussi que le noyau qui pourtant devrait contenir de l’eau gelée n’en possède pas à cause de la pression et de la température qu’il fait au centre de ces planètes.


Cas des satellites Europe et Encelade :
Europe connaît aussi ses frictions et une grande majorité de l’eau s’est vaporisée. Mais les scientifiques ont pu suggérer que la couche d’eau épaisse de 100 kilomètres est réchauffée à la base à cause d’un volcanisme ou pour d’autres raisons mais elle est refroidit au sommet (température externe inférieure à –150°C). Cette compétition entre la base et la surface fait que sur les 100 km d’eau, seul les 10 km du haut seraient de la glace, les 90 autres kilomètres étant de l’eau liquide ou d’après d’autres scientifiques un océan visqueux. Mais tous s’accordent à dire que la température est proche de 0°C. Une preuve de cet océan est la découverte sur Europe de blocs séparés réagissant comme des radeaux sur un océan.


La sonde Cassini a observé des geysers d'eau à la surface d'Encelade. Une découverte qui pourrait apporter la preuve que de l'eau liquide se trouve près de sa surface.
Encelade, lune couverte de glace du système de Saturne, intrigue les scientifiques depuis les passages des sondes Voyager. C'est une lune extrèmement brillante, couverte de glace, dont la dynamique est difficilement explicable.
Lors de son dernier passage à proximité de la petite lune (550km de diamètre), Cassini a pû observer plusieurs panaches constitués en majorité (91%) de vapeur d'eau, en particulier près de son pôle sud. Cette observation a le mérite d'expliquer l'origine de l'oxygène présent dans le système saturnien. Les molécules d'eau, dissociées par le rayonnement solaire, se diviseraient en O2 et H2.
Mais où est donc l'eau qui produit ces "geysers froids"? Il est, selon les scientifiques qui ont épluché les données, probable que cette eau soit présente à l'état liquide sous une faible épaisseur de glace à la surface d'Encelade. Quelques dizaines de mètres peut-être.
Le prochain passage de Cassini près d'Encelade n'aura lieu qu'en 2008. En attendant, difficile d'expliquer la présence à l'état liquide d'eau dans un monde qui semblait totalement gelé. Radioactivité interne, forces de marée dues à la proximité de Saturne, présence d'autres composés chimiques? Et dans le cas où la présence d'eau liquide est confirmée, l'endroit est-il assez hospitalier pour accueillir une vie rudimentaire?


Les données concernant Ganymède et Callysto ne permettent pas encore de trancher.
si oui existe-t-il des clichés, photos ?
Au vu des réponses apportées, il apparaît que l'eau liquide a existé il y a longtemps sur Mars. Tellement longtemps que l'homme n'était pas apparu et qu'il n'avait donc pas encore inventé la photographie. Seuls des clichés de potentielles mers asséchées sont donc disponibles auprès de la NASA ou l'ESA.
Concernant Europe et Encelade, cette eau liquide étant en profondeur, sa découverte n'a pu encore qu'être déduite en attendant de futures probables missions spatiales.

Vous pouvez également consulter le livre A la recherche de l'eau dans l'Univers de Thérèse Encrenaz.

Sources :L'origine de l'eau dans le système solaire dossier du Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG)L'Eau dans le système solaire de Pierre Thomas, professeur à l'ENS Lyon.L'eau sur Mars, dossier du CNRS.L'eau dans le système solaire externeNasa repris par Techno-Science.InterstarsDe la planète rouge à l'origine de la vie
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