L’eau est composée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène, d’où son H2Ô formule. Cependant, dans les molécules d’eau typiques, ces atomes d’hydrogène n’ont qu’un seul proton en leur cœur. Dans l’eau cométaire, une proportion élevée de ses molécules d’eau contiennent du deutérium (D), une forme d’hydrogène avec le proton standard plus un neutron. Avec plus de 30 fois d’eau deutérée ou d’eau semi-lourde (HDO) observée dans les comètes du système solaire, 3I/ATLAS préserve des preuves de conditions radicalement différentes dans son lieu de naissance il y a des milliards d’années.
Parmi la grande diversité des composés chimiques, l’eau s’impose comme une molécule essentielle à la vie et aux processus astrophysiques.
Du point de vue de l’astrobiologie, l’eau est un solvant clé pour l’émergence de la vie sur Terre et est présente dans tout l’Univers comme un indicateur potentiel des environnements habitables extrasolaires.
Dans le contexte de la formation d’étoiles et de planètes, l’eau en phase gazeuse agit comme un liquide de refroidissement efficace, permettant aux nuages moléculaires de s’effondrer pour former des étoiles.
Sous forme gelée, l’eau recouvre les grains de poussière, leur permettant de se coller plus efficacement et permettant la croissance rapide des noyaux planétaires.
De l’eau a été détectée à la fois dans les phases gazeuse et glacée dans toute notre Galaxie et dans les galaxies à fort redshift.
Ces détections couvrent les nuages moléculaires, les systèmes protostellaires, les noyaux préstellaires, les disques protoplanétaires et les corps du système solaire, notamment les comètes, les météorites, les astéroïdes actifs, les planètes et les satellites.
Les études actuelles visent à relier le parcours de l’eau à travers ces divers environnements afin de comprendre son origine et son évolution dans la formation de systèmes planétaires.
Le rapport deutérium/hydrogène (D/H) dans l’eau fournit un puissant traceur chimique de l’endroit où l’eau s’est formée, des conditions physiques dans lesquelles elle est apparue et de la manière dont elle a ensuite été traitée.
« Nos nouvelles observations avec le Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) d’Atacama montrent que les conditions qui ont conduit à la formation de notre système solaire sont très différentes de la façon dont les systèmes planétaires ont évolué dans différentes parties de notre Galaxie », a déclaré Luis E. Salazar Manzano, titulaire d’un doctorat. étudiant à l’Université du Michigan.
« La plupart des instruments ne peuvent pas pointer vers le Soleil, mais les radiotélescopes comme ALMA le peuvent », a ajouté le Dr Teresa Paneque-Carreño, également de l’Université du Michigan.
« Nous avons pu observer la comète quelques jours après son périhélie, juste au moment où elle sortait de son transit derrière le Soleil. »
« Cela nous a donné une contrainte sur ces molécules qui n’est pas possible avec d’autres instruments. »
Les observations ALMA du rapport D/H de l’eau de 3I/ATLAS ont révélé qu’il était plus de 30 fois supérieur à celui trouvé dans les comètes formées dans notre propre système solaire, et plus de 40 fois supérieur à celui trouvé dans les océans de la Terre.
« Nous savons maintenant que le nuage de gaz qui a formé l’étoile et les autres planètes du système d’où provient 3I/ATLAS était probablement très froid et présentait des conditions très différentes de celles de l’environnement qui a créé notre système solaire et les comètes locales », a déclaré Salazar Manzano.
En outre, cette découverte offre un aperçu fondamental unique, inégalé par les découvertes d’autres molécules plus complexes dans les comètes interstellaires, car les abondances de deutérium et d’hydrogène ont été définies dans le Big Bang lui-même.
« Les processus chimiques qui conduisent à l’amélioration de l’eau deutérée sont très sensibles à la température et nécessitent généralement des environnements plus froids qu’environ 30 K (moins 243 degrés Celsius ou moins 406 degrés Fahrenheit) », a déclaré Salazar Manzano.
Le rapport deutérium/hydrogène de l’eau de la comète a été amélioré par rapport aux valeurs du Big Bang par le système d’origine de 3I/ATLAS au fur et à mesure de sa formation et de sa préservation tout au long de son voyage interstellaire.
La comète interstellaire a dû se former dans un système bien plus froid que l’histoire de notre propre système solaire, et dans des conditions de rayonnement très spécifiques, avant d’être éjectée dans l’espace interstellaire.
« Chaque comète interstellaire apporte un peu de son histoire, de ses fossiles, venus d’ailleurs », a déclaré le Dr Paneque-Carreño.
« Nous ne savons pas exactement où, mais avec des instruments comme ALMA, nous pouvons commencer à comprendre les conditions de cet endroit et les comparer aux nôtres. »
Les résultats de l’équipe ont été publiés le 23 avril dans la revue Astronomie naturelle.
