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Sous quelle forme se trouverait l'essentiel de l'eau dans le cosmos ?

Une nouvelle expérience confirme l'existence d'une glace d'eau dite « superionique » qui pourrait constituer la masse de nombreuses planètes super-géantes dans l'univers.

Cette découverte pourrait permettre de comprendre de quoi sont faites des planètes dites super-géantes telles que Uranus et Neptune dans le système solaire.

On estime désormais qu'elles pourraient comporter des enveloppes de matières gazeuses telles que le méthane et l'ammoniaque, une couche d'eau ionisée en dessous et un cœur solide de consistance rocheuse fait de glace superionique. Rappelons que l'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges électriques à un atome ou une molécule. L'atome ou la molécule- perdant ou gagnant des charges n'est plus neutre électriquement. Il est alors appelé ion.

Une expérience récente conduite au Laboratory for Laser Energetics (LSE) à Brighton, New York, qui comporte le laser le plus puissant du monde, a soumis une goutte d'eau à ce laser. Ceci a créé une onde de choc qui a augmenté la pression s'exerçant sur cette eau de millions d'atmosphères et sa température de milliers de degrés. Au même moment, des rayons X traversant la goutte en quelques fractions de seconde ont montré ce que devenait l'eau dans ces conditions extrêmes, conditions qui pourraient régner partout dans l'univers.

Les rayons X ont montré que l'eau ne devenait pas un gaz ou un liquide à très forte température. Paradoxalement, les atomes de la goutte ont formé une glace cristallisée solide. Celle-ci a été assimilée à de la glace superionique. Celle-ci dispose de propriétés ne permettant en rien de la comparer avec de la glace ordinaire. Elle est de couleur noire et relativement chaude. Son poids est quatre fois supérieur à celui de cette glace. Son existence avait été prédite en théorie il y a une trentaine d'années. Bien que non observée jusqu'à présent, les scientifiques pensent qu'elle doit constituer une forme d'eau des plus abondantes dans l'univers. Inutile der appeler Rappelons que de l'eau sous forme liquide existe en abondance sur la Terre et qu'elle pourrait aussi se trouver sur les planètes Encelade et Europa, pouvant éventuellement entretenir des formes de vie analogues à la vie terrestre.

La glace superionique se distingue de la glace ordinaire. Celle-ci est constituée de molécules d'eau chacune comportant un atome d'oxygène et deux d'hydrogènes, d'où son nom chimique de H2O. Les observations relatées par les expérimentateurs du LSE montrent que la glace superionique est constitués de molécules séparées. Les atomes d'oxygène forment un treillis à l'intérieur duquel les atomes d'hydrogène se déplacent librement comme le ferait un liquide. Les physiciens pensent que cette caractéristique convenablement utilisée pourrait aider à créer des produits avec des propriétés adaptées à des usages différents.

Ceci dit, pour la physicienne Livia Bove du CNRS et de l'Université Pierre et Marie Curie, il ne s'agirait pas d'une nouvelle forme d'eau, mais d'une nouvelle forme de matière.

La glace superionique conduit l'électricité. De plus, elle est beaucoup plus stable que d'autres formes de cristaux de glace. Notamment son point de fusion est beaucoup plus élevé. La plupart des planètes et lunes du système solaire n'en contiennent pas dans leur cœur, n'offrant pas les conditions de pression et de température nécessaires. Ce n'est pas le cas des géantes Uranus et Neptune, déjà citées. Celles-ci pourraient comporter, après une couche extérieure d'environ 8.000 km, un manteau d'épaisseur considérable constitué de glace superionique. Ceci provoquerait des anomalies de champs magnétiques observées depuis longtemps dans leur cas et restées sans explication.

Comme de telles planètes géantes sont très communes dans la galaxie, la présence de glace superionique serait également commune. Ceci pourrait-il expliquer la présence de glace d'eau ordinaire H2O caractérisant des planètes telles que la Terre. Celle-ci proviendrait d'une transformations de la glace superionique bénéficiant de conditions de température et de pression moins extrêmes.

Référence

Voir notamment en date de mai 2019, Quanta Magazine


 

09/05/2019
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