Découverte : l’univers primitif pourrait avoir accueilli la vie

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L’univers primitif contenait beaucoup plus d’eau que ne le pensaient jusqu’à présent les scientifiques. C’est ce qui ressort d’une étude menée par le Dr. Shmuel Bialy de l’École de physique et d’astronomie de l’Université de Tel-Aviv, sous la direction du Prof. Amiel Sternberg, en collaboration avec le professeur Avi Loeb, du centre d’Astrophysique de l’Université d’Harvard, dans le cadre du programme d’astronomie commun aux deux universités. D’après l’étude, publiée fin avril dans Astrophysical Journal Letters, les nuages de gaz à partir desquels se sont formées les étoiles et les galaxies de l’univers contenaient d’importantes quantités d’eau, ce qui signifie une possibilité accrue de la présence de la vie dans l’immensité de l’univers.

Lorsque l’on recherche la vie dans l’univers, l’eau est l’élément-clé. Sans eau, pas de vie possible ; sa présence indique donc une chance accrue de trouver des traces de vie. “Toutes les galaxies, les étoiles et les planètes que nous connaissons aujourd’hui sont nées à partir de grands nuages de gaz, créés lors du Big Bang, il y a 13,7 milliards d’années” explique le Dr. Bialy, qui a mené cette étude dans le cadre de sa thèse de doctorat à l’École de physique et d’astronomie à l’Université de Tel-Aviv. “Jusqu’à présent, il était généralement admis que les conditions qui régnaient dans ces nuages primordiaux empêchaient la formation de quantités importantes d’eau. Dans notre étude, nous avons constaté, à notre grande surprise, que la quantité de vapeur d’eau dans ces nuages de gaz était beaucoup plus grande qu’on le pensait”.

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“Quand l’univers était jeune, c’est-à-dire âgé d’un milliard d’années seulement, les étoiles que nous connaissons aujourd’hui n’en étaient qu’à leur formation” dit le Dr. Bialy. “La plus grande partie de la matière était concentrée dans de grands nuages de gaz, constitués principalement d’éléments chimiques légers, comme l’hydrogène et l’hélium. Les étoiles, comme notre soleil et les planètes qui tournent autour, se sont créées plus tard, à la suite de la contraction et de l’effondrement des nuages de gaz, au cours d’un processus qui a duré des milliards d’années, et se poursuit encore aujourd’hui”.

Jusqu’à présent, il était généralement admis que ces nuages de gaz initiaux contenaient très peu de molécules d’eau (H2O), et ce pour deux raisons principales: “Tout d’abord, l’oxygène, nécessaire pour former l’eau était très rare dans l’univers primitif” explique le Dr. Bialy. “Deuxièmement, les molécules qui parvenaient quand même à se former dans ces nébuleuses étaient exposées à un rayonnement ultraviolet (UV) qui a la propriété de les pulvériser. Dans les nuages de gaz de notre galaxie existants aujourd’hui, elles sont protégées par une grande quantité de poussière qui absorbe le rayonnement. Mais cette poussière ne s’est formée qu’au cours des âges, par suite du processus de création et d’explosion des étoiles. Les anciens nuages de gaz étaient presque entièrement dénués de cette poussière, de sorte que le rayonnement qui les pénétraient était beaucoup plus fort et plus destructeur”.

Pour vérifier quelle quantité d’eau existait dans les anciens nuages de gaz, les chercheurs ont résolu des équations chimiques qui expriment le rythme de création et de destruction des molécules d’eau dans les conditions qui régnaient dans le nuage. “Nous avons choisi de fonder notre calcul sur un environnement (théorique) dans lequel la quantité d’oxygène est mille fois plus petite que celle que nous trouvons aujourd’hui dans les nuages de gaz de notre galaxie”, explique Bialy. “Nous nous attendions donc à trouver une quantité négligeable de molécules d’eau, mille fois moins grande que dans les nuages contemporains. Mais les résultats ont été surprenants: selon nos calculs, l’incidence de la vapeur d’eau dans les premiers nuages était supérieure de 100 fois à celle que nous avions supposée, très semblable à sa fréquence dans les nuages de gaz d’aujourd’hui ! Bien qu’il soit très important de noter qu’à l’époque actuelle, les nuages contiennent, en plus de la vapeur d’eau également une grande quantité de glace, c’est-à-dire d’eau sous forme solide”.

Comment donc, malgré les conditions difficiles, une quantité relativement grande de molécules d’eau s’est-elle formée dans les premiers nuages de gaz ? Selon le Dr. Bialy, la réponse se trouve dans la température des premières nébuleuses: “Selon des études antérieures, il régnait dans les nuages de l’univers primitif une température similaire à la température ambiante, d’environ 30 degrés Celsius. En revanche, la température dans les nuages de gaz d’aujourd’hui est inférieure à 200 degrés Celsius. Le refroidissement est causé par des éléments tels que le carbone et l’oxygène, produits par les étoiles et les planètes, qui étaient rares dans l’univers primitif, mais existent en quantité dans les nuages de gaz d’aujourd’hui”. Les chercheurs pensent donc que la température élevée a accéléré le processus de création des molécules d’eau dans les nuages de gaz primitifs, dans une mesure qui a réussi à compenser et même à surmonter l’impact du rayonnement et de la faible quantité d’oxygène.

“Les premiers nuages de gaz étaient la matière première à partir de laquelle se sont créée toutes les étoiles et les planètes qui existent aujourd’hui”, conclut Bialy. “Nous pouvons donc supposer que l’eau contenue dans les nébuleuses s’est retrouvée sur les planètes, dans notre galaxie et dans d’autres. Il est donc tout à fait possible que les conditions nécessaires à la formation de la vie aient déjà existé déjà dans les premières étapes de l’histoire de l’univers. De plus, plus la quantité d’eau est grande, plus la chance de trouver une vie ailleurs dans l’univers augmente”.

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