L'eau dans l'univers

Conférence du vendredi 23 janvier 2004 à 21 h, à la salle Muséum d'Histoire Naturelle de Nantes (124 places)

L'eau est un composé aux multiples propriétés. Sa molécule est composée d'hydrogène et d'oxygène. Ces atomes constituent, avec l'hélium, les éléments les plus abondants dans l'Univers. Elle est un remarquable solvant et la plupart des substances peuvent se trouver en solution dans l'eau, à des concentrations plus ou moins élevées. L'eau a joué un rôle essentiel dans l'émergence du monde vivant sur la planète Terre. Elle est un constituant fondamental des organismes vivants.
Sur Terre, les conditions de température et de pression permettent à l'eau d'exister sous forme liquide. Les océans occupent les 3/4 de la surface de la planète. Leur profondeur moyenne est de 4000 mètres. L'eau est également présente dans l'atmosphère et participe à un cycle dont le moteur est l'énergie rayonnante fournie par le Soleil. Cette énergie provoque une évaporation importante. Elle peut se retrouver sous une autre forme, par exemple dans le cas de tempêtes et de cyclones. En comparaison avec la Terre, le manque apparent d'eau sur Vénus et sur Mars permet d'élaborer un scénario de l'évolution de ces planètes depuis la formation du Système solaire il y a 4,5 milliards d'années jusqu'à leur état actuel. Les photographies de Mars prises par Viking, Mars Global Surveyor et Pathfinder montrent des vallées sinueuses, des ramifications dans lesquelles se trouvent des surfaces ayant la forme d'îles. La surface de Mars présente de très nombreux éléments qui semblent prouver que de l'eau a coulé un jour sur cette planète, et l'on pense qu'il en reste des traces sous la forme de permafrost inclus dans le sol. En ce qui concerne Vénus, nous disposons peut-être d'un exemple d'évolution extrême d'une atmosphère étant donné l'énorme quantité de dioxyde de carbone qu'elle contient. La planète a été l'objet d'un volcanisme très efficace et la sonde Magellan a montré la présence de canaux sinueux créés par de la lave, comparables à ceux qui existent en certains endroits de la surface de la Lune.
Plus loin dans le Système solaire, l'examen des clichés d'Europe pris par la sonde Galileo permet de penser que la surface de ce satellite est une banquise sous laquelle se trouverait de l'eau liquide. En ce qui concerne les planètes géantes, composées principalement d'hydrogène et d'hélium, de l'eau a été détectée dans leurs atmosphères par le satellite ISO (Infrared Space Observatory). Les comètes sont des objets relativement petits, mais ils sont souvent très spectaculaires lorsqu'ils se rapprochent du Soleil. Leur noyau est constitué à 90 % par de la glace qui peut exister sous forme amorphe ou cristalline. Cette glace, lorsqu'elle se sublime, donne naissance à un nuage d'hydrogène et d'hydroxyle qui produit une intense émission de fluorescence sous l'effet du rayonnement solaire.
Lorsque l'on quitte le Système solaire, on découvre en radioastronomie un grand nombre de molécules. L'élément le plus abondant est l'hydrogène. De nombreuses autres molécules ont été détectées dans le milieu interstellaire, notamment le monoxyde de carbone. Or, le satellite ISO a montré que l'eau est détectée dans la plupart des objets qui présentent des raies dans l'infrarouge. En conclusion, l'eau semble être un composé largement présent dans le milieu interstellaire, soit sous forme de gaz dans les nuages froids, soit sous forme de glace dans la poussière cosmique. Etant donné que l'eau est indispensable à la forme de vie qui s'est développée sur Terre, compte tenu de la découverte de dizaines de planètes autour d'autres étoiles que le Soleil, l'hypothèse de l'existence possible de vie sur des planètes extra-solaires apparaît de plus en plus vraisemblable.