Des astronomes découvrent une augmentation spectaculaire du rapport deutérium/hydrogène dans l’atmosphère de Vénus
Grâce aux observations de l’instrument SOIR (Solar Occultation in the Infrared) de la sonde spatiale Venus Express de l’Agence spatiale européenne (ESA), les chercheurs ont découvert une augmentation inattendue de l’abondance de deux variantes de molécules d’eau : H2O et HDO—et leur rapport HDO/H2O dans la mésosphère de Vénus.
Ce phénomène remet en question notre compréhension de l’histoire de l’eau sur Vénus et de la possibilité qu’elle ait été habitable dans le passé.
Actuellement, Vénus est une planète sèche et hostile. La pression y est près de 100 fois supérieure à celle de la Terre et la température y est d’environ 460 °C. Son atmosphère, recouverte d’épais nuages d’acide sulfurique et de gouttelettes d’eau, est extrêmement sèche. La majeure partie de l’eau se trouve sous et dans ces couches nuageuses. Cependant, Vénus a peut-être autrefois abrité autant d’eau que la Terre.
« Vénus est souvent appelée la jumelle de la Terre en raison de sa taille similaire », remarque Hiroki Karyu, chercheur à l’université de Tohoku. « Malgré les similitudes entre les deux planètes, elle a évolué différemment. Contrairement à la Terre, Vénus présente des conditions de surface extrêmes. »
Étude des abondances de H2O et son homologue deutéré HDO (isotopologues) révèlent des informations sur l’histoire de l’eau de Vénus. Il est généralement admis que Vénus et la Terre avaient initialement un rapport HDO/H similaire2Rapport O. Cependant, le rapport observé dans l’atmosphère globale de Vénus (en dessous de 70 km) est 120 fois plus élevé, indiquant un enrichissement significatif en deutérium au fil du temps.
Cet enrichissement est principalement dû au rayonnement solaire qui décompose les isotopologues de l’eau dans la haute atmosphère, produisant des atomes d’hydrogène (H) et de deutérium (D). Étant donné que les atomes H s’échappent plus facilement dans l’espace en raison de leur masse plus faible, le rapport HDO/H2Le rapport O augmente progressivement.
Pour déterminer la quantité de H et de D qui s’échappent dans l’espace, il est essentiel de mesurer les quantités d’isotopologues de l’eau à des hauteurs où la lumière du soleil peut les décomposer, ce qui se produit au-dessus des nuages à des altitudes supérieures à environ 70 km.
L’étude, désormais publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciencesa trouvé deux résultats surprenants : les concentrations de H2O et HDO augmentent avec l’altitude entre 70 et 110 km, et le HDO/H2Le rapport O augmente considérablement d’un ordre de grandeur sur cette plage, atteignant des niveaux plus de 1 500 fois plus élevés que dans les océans de la Terre.
Un mécanisme proposé pour expliquer ces résultats implique le comportement de l’acide sulfurique hydraté (H2DONC4) des aérosols. Ces aérosols se forment juste au-dessus des nuages, là où les températures chutent en dessous du point de rosée de l’eau sulfurée, ce qui conduit à la formation d’aérosols enrichis en deutérium.
Ces particules montent à des altitudes plus élevées, où l’augmentation des températures les fait s’évaporer, libérant une fraction plus importante de HDO par rapport à H2O. La vapeur est ensuite transportée vers le bas, relançant le cycle.
L’étude met l’accent sur deux points clés. Tout d’abord, les variations d’altitude jouent un rôle crucial dans la localisation des réservoirs D et H. Ensuite, l’augmentation du rapport HDO/H2Le rapport O augmente finalement la libération de deutérium, ce qui a un impact sur l’évolution à long terme du rapport D/H. Ces résultats encouragent l’intégration de processus dépendants de l’altitude dans les modèles pour faire des prévisions précises sur l’évolution du rapport D/H.
Comprendre l’évolution de l’habitabilité de Vénus et l’histoire de l’eau nous aidera à comprendre les facteurs qui rendent une planète habitable, afin que nous sachions comment éviter de laisser la Terre suivre les traces de sa jumelle.
Plus d’informations :
Arnaud Mahieux et al, Augmentation inattendue du rapport deutérium/hydrogène dans la mésosphère de Vénus, Actes de l’Académie nationale des sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2401638121
Fourni par l’Université de Tohoku
Citation:Les astronomes découvrent une augmentation spectaculaire du rapport deutérium/hydrogène dans l’atmosphère de Vénus (2024, 20 août) récupéré le 20 août 2024 à partir de
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