Les instruments du télescope spatial James-Webb (JWST) ont détecté pour la première fois de la vapeur d'eau dans la partie d'un disque protoplanétaire où naîtra peut-être une exo-Terre. La découverte surprend un peu les chercheurs qui ont mis en évidence cette vapeur qui possède une température d'environ 330 °C.
au sommaire
« Comme il est inapproprié d'appeler cette planète Terre alors qu'elle devrait clairement se nommer Océan » est une déclaration que l'on attribue souvent à Arthur Clarke, lui-même grand plongeur en Australie et au Sri Lanka. Mais d’où peut bien provenir son eau ?
C'est une question encore sans réponse définitive et depuis des décennies les planétologues et les géologuesgéologues ont le cœur qui balance entre l'hypothèse qu'elle a été essentiellement apportée par le bombardement cométaire il y a plus de 4 milliards d'années et celle qui suppose que les océans viennent de la condensation de la vapeur produite par un colossal dégazagedégazage volcanique pendant l'HadéenHadéen sur Terre. Cette dernière hypothèse est favorisée et elle implique que notre Planète bleue s'est formée par accrétion de petits corps célestes essentiellement rocheux et donc formés proches du Soleil, contenant malgré tout de l'eau (même si l'on peut considérer que la Terre est en fait plutôt pauvre en eau, provenant d'un matériel proche de celui des météorites que l'on appelle des chondrites à enstatite.
Remarquablement, le télescope James-Webb vient d'apporter des éléments au débat de l'origine de l'eau de la Terre en observant le disque protoplanétairedisque protoplanétaire autour de la fameuse étoileétoile PDS 70, situé à 370 années-lumièreannées-lumière et dont on a parlé récemment parce que l'on pense y avoir détecté pour la première fois une possible planète exotroyenne.
Cette animation illustre la détection d'eau dans la zone proche de l'étoile PDS 70. D'abord, on voit le ciel étoilé et on s'approche de la position de PDS 70. Ensuite, la vidéo montre deux observations différentes du disque planétaire avec les positions des deux planètes riches en gaz. Enfin, nous voyons une section du spectre avec les signatures d'eau obtenues avec l'instrument Miri à bord du JWST. © Max-Planck-Institut für Astronomie
Une observation clé pour comprendre l'origine de l'eau sur Terre ?
Comme l'explique un article publié dans Nature, les astronomesastronomes ont tourné le regard infrarougeinfrarouge du JWSTJWST vers PDS 70 pour examiner de plus près le spectrespectre du disque interne entourant cette jeune étoile de type K (plus froide que notre Soleil, et dont l'âge est estimé à 5,4 millions d'années), disque séparé d'un disque externe par un intervalle d'environ 8 milliards de kilomètres de large - on pense qu'il a été creusé par la naissance d'au moins deux exoplanètesexoplanètes de type géante gazeusegéante gazeuse, PDS 70 b et PDS 70 c.
Le MiriMiri (Mid-Infrared Instrument) du télescope spatial James-Webb a fourni des spectres montrant clairement la présence de la vapeur d'eau dans la partie du disque interne dont le rayon est comparable à la distance Terre-Soleil dans le cas du Système solaireSystème solaire. Il s'agit de la première détection d'eau dans la région terrestre d'un disque déjà connu pour héberger deux ou plusieurs protoplanètes.
Plusieurs chercheurs derrière cette découverte ont fait des déclarations à son sujet dans des communiqués comme, par exemple, Giulia Perotti de l'Institut Max-PlanckPlanck d'astronomie (MPIA) à Heidelberg, en Allemagne. Principale auteure de l'article publié, elle a ainsi déclaré : « Nous avons vu de l'eau dans d'autres disques, mais pas si près dans un système où les planètes sont en train de s'assembler. Nous ne pouvions pas effectuer ce type de mesure avant Webb ». Selon son collègue Thomas Henning, directeur du MPIA, « cette découverte est extrêmement excitante, car elle sonde la région où se forment généralement des planètes rocheusesplanètes rocheuses similaires à la Terre ».
Une présence de molécules d'eau encore énigmatique
La présence de vapeur d'eau à moins de 160 millions de kilomètres de PDS 70 surprend tout de même les chercheurs car on pourrait s'attendre à ce que les moléculesmolécules d'H2O soient détruites par le rayonnement ultravioletultraviolet de l'étoile. On peut raisonnablement penser cependant que la poussière dans le disque protoplanétaire interne peut protéger jusqu'à un certain point ces molécules. En fait, elle permettrait même à des atomesatomes ou molécules d'oxygèneoxygène et d'hydrogènehydrogène de s'associer pour produire la vapeur d'eau.
On peut penser aussi que cette vapeur vient d'un flux de particules silicatées avec une gangue de glace et provenant du disque externe. Mais il faut alors expliquer comment ce flux traverse l'intervalle entre les deux disques sans être stoppé par l'influence des géantes gazeuses qui s'y trouvent.
