Aujourd’hui, Vénus est sèche en raison de la perte d’eau dans l’espace sous forme d’hydrogène atomique. Dans le processus de perte dominante, un ion HCO+ se recombine avec un électron, produisant des atomes H rapides (orange) qui utilisent les molécules CO (bleu) comme rampe de lancement pour s’échapper. Crédit : Aurore Simonnet / Laboratoire de Physique Atmosphérique et Spatiale / Université du Colorado Boulder
Les chercheurs ont découvert que Vénus perd beaucoup plus d’eau qu’on ne le pensait auparavant en raison d’un processus appelé « recombinaison dissociative » dans lequel les atomes d’hydrogène s’échappent dans l’espace.
Des planétologues de l’Université du Colorado à Boulder ont découvert comment Vénus, la voisine brûlée et inhabitable de la Terre, est devenue si sèche.
La nouvelle étude comble une lacune majeure dans ce que les chercheurs appellent « l’histoire de l’eau de Vénus ». À l’aide de simulations informatiques, l’équipe a découvert que les atomes d’hydrogène présents dans l’atmosphère de la planète se précipitaient dans l’espace via un processus connu sous le nom de « recombinaison dissociative » – ce qui faisait perdre à Vénus environ deux fois plus d’eau chaque jour par rapport aux estimations précédentes.
L’équipe a publié ses résultats le 6 mai dans la revue Nature.
Les résultats pourraient aider à expliquer ce qui arrive à l’eau sur une grande variété de planètes à travers la galaxie.
“L’eau est vraiment importante pour la vie”, a déclaré Eryn Cangi, chercheuse au Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale (LASP) et co-auteur du nouvel article. “Nous devons comprendre les conditions qui soutiennent l’eau liquide dans l’univers, et qui pourraient avoir produit l’état très sec de Vénus aujourd’hui.”
Vénus, a-t-elle ajouté, est franchement desséchée. Si vous preniez toute l’eau de la Terre et la répandiez sur la planète comme de la confiture sur du pain grillé, vous obtiendriez une couche de liquide d’environ 3 kilomètres (1,9 miles) de profondeur. Si vous faisiez la même chose sur Vénus, où toute l’eau est emprisonnée dans l’air, vous vous retrouveriez avec seulement 3 centimètres (1,2 pouces), à peine assez pour vous mouiller les orteils.
“Vénus a 100 000 fois moins d’eau que la Terre, même si elle a fondamentalement la même taille et la même masse”, a déclaré Michael Chaffin, co-auteur de l’étude et chercheur au LASP.
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques pour comprendre Vénus comme un laboratoire de chimie géant, en zoomant sur les différentes réactions qui se produisent dans l’atmosphère tourbillonnante de la planète. Le groupe rapporte qu’une molécule appelée HCO+ (un ion constitué d’un atome chacun de l’hydrogène, du carbone et de l’oxygène) présents dans l’atmosphère de Vénus pourraient être à l’origine de la fuite d’eau de la planète.
Pour Cangi, co-auteur de la recherche, les résultats révèlent de nouveaux indices expliquant pourquoi Vénus, qui semblait autrefois presque identique à la Terre, est presque méconnaissable aujourd’hui.
“Nous essayons de comprendre quels petits changements se sont produits sur chaque planète pour les conduire dans ces états très différents”, a déclaré Cangi, qui a obtenu son doctorat en sciences astrophysiques et planétaires à CU Boulder en 2023.
J’ai renversé l’eau
Vénus, a-t-elle noté, n’a pas toujours été un tel désert.
Les scientifiques soupçonnent qu’il y a des milliards d’années, lors de la formation de Vénus, la planète a reçu à peu près autant d’eau que la Terre. À un moment donné, la catastrophe est survenue. Les nuages de dioxyde de carbone dans l’atmosphère de Vénus ont déclenché l’effet de serre le plus puissant du système solaire, augmentant finalement la température de la surface jusqu’à 900 degrés torrides. Fahrenheit. Au cours du processus, toute l’eau de Vénus s’est évaporée en vapeur et la majeure partie a dérivé dans l’espace.
Mais l’évaporation ancienne ne peut pas expliquer pourquoi Vénus est aussi sèche qu’elle l’est aujourd’hui, ni comment elle continue de perdre de l’eau dans l’espace.
“Par analogie, on pourrait dire que j’ai vidé l’eau de ma bouteille d’eau. Il en resterait encore quelques gouttes”, a déclaré Chaffin.
Sur Vénus, cependant, presque toutes les gouttelettes restantes ont également disparu. Selon les nouveaux travaux, le coupable est l’insaisissable HCO+.
Missions vers Vénus
Chaffin et Cangi ont expliqué que dans les hautes atmosphères planétaires, l’eau se mélange au dioxyde de carbone pour former cette molécule. Dans des recherches antérieures, les chercheurs ont rapporté que HCO+ pourrait être responsable de Mars perd une grande partie de son eau.
Voici comment cela fonctionne sur Vénus : HCO+ est constamment produit dans l’atmosphère, mais les ions individuels ne survivent pas longtemps. Les électrons dans l’atmosphère trouvent ces ions et se recombinent pour diviser les ions en deux. Au cours du processus, les atomes d’hydrogène s’échappent et peuvent même s’échapper complètement dans l’espace, privant ainsi Vénus de l’un des deux composants de l’eau.
Dans la nouvelle étude, l’équipe a calculé que la seule façon d’expliquer l’état sec de Vénus était de savoir si la planète abritait de plus grandes quantités de HCO+ dans son atmosphère que prévu. Il y a une différence dans les résultats de l’équipe. Les scientifiques n’ont jamais observé de HCO+ autour de Vénus. Chaffin et Cangi suggèrent que c’est parce qu’ils n’ont jamais fait en sorte que les instruments soient corrects.
Alors que des dizaines de missions ont visité Mars au cours des dernières décennies, beaucoup moins d’engins spatiaux ont voyagé vers la deuxième planète depuis le Soleil. Aucun ne transportait d’instruments capables de détecter le HCO+ qui alimente la nouvelle voie d’évacuation de l’équipe.
“L’une des conclusions surprenantes de ces travaux est que HCO+ devrait effectivement figurer parmi les ions les plus abondants dans l’atmosphère de Vénus”, a déclaré Chaffin.
Ces dernières années, cependant, un nombre croissant de scientifiques ont jeté leur dévolu sur Vénus. NASALa mission DAVINCI (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble Gases, Chemistry, and Imaging) prévue par , par exemple, lancera une sonde à travers l’atmosphère de la planète jusqu’à la surface. Son lancement est prévu à la fin de la décennie.
DAVINCI ne sera pas non plus capable de détecter HCO+, mais les chercheurs espèrent qu’une future mission pourra révéler une autre partie importante de l’histoire de l’eau sur Vénus.
“Il n’y a pas eu beaucoup de missions sur Vénus”, a déclaré Cangi. “Cependant, les missions nouvellement planifiées s’appuieront sur des décennies d’expérience collective et sur un intérêt croissant pour Vénus pour explorer les extrêmes des atmosphères planétaires, de leur évolution et de leur habitabilité.”
Référence : « La perte d’eau de Vénus est dominée par la recombinaison dissociative HCO+ » par MS Chaffin, EM Cangi, BS Gregory, RV Yelle, J. Deighan, RD Elliott et H. Gröller, 6 mai 2024, Nature.
DOI : 10.1038/s41586-024-07261-y
