Le plus grand réservoir d’eau jamais détecté, selon l’annonce de 2011, ne se trouve pas sur une planète. C’est un immense nuage de vapeur d’eau qui entoure un quasar, APM 08279+5255, à plus de 12 milliards d’années-lumière. Selon l’annonce faite le 22 juillet 2011 par le JPL de la NASA et l’institut de technologie de Californie (Caltech), il contient au moins 140 000 milliards de fois l’eau de tous les océans de la Terre réunis, soit environ 100 000 fois la masse du Soleil.
Où se trouve le plus grand réservoir d’eau connu ?
Autour d’un quasar, APM 08279+5255. D’après le JPL, il abrite un trou noir 20 milliards de fois plus massif que le Soleil et produit autant d’énergie qu’un million de milliards de soleils.
La vapeur d’eau occupe une région de gaz large de plusieurs centaines d’années-lumière autour de ce trou noir. Sa lumière a voyagé 12 milliards d’années avant de nous parvenir : selon Caltech, nous voyons donc ce nuage tel qu’il était quand l’Univers n’avait que 1,6 milliard d’années.
Le plus grand réservoir d’eau connu est aussi l’un des plus anciens : il date d’un Univers encore jeune.
Quelle quantité d’eau représente-t-il ?
Les deux chiffres publiés en 2011 donnent le vertige. Le JPL parle d’au moins 140 000 milliards de fois l’eau des océans terrestres. Caltech ajoute une autre comparaison : la masse de cette vapeur d’eau atteint 100 000 fois celle du Soleil.
Pour mesurer l’écart, il faut partir des océans. L’Institut d’études géologiques des États-Unis (USGS) estime le volume des océans, mers et baies de la Terre à 1 338 millions de km³, soit environ 96,5 % de toute l’eau de la planète. Le nuage du quasar en contient au moins 140 000 milliards de fois plus.
Notre propre galaxie contient aussi de la vapeur d’eau, mais en quantité bien moindre : selon le JPL, la Voie lactée en renferme 4 000 fois moins que ce quasar.
Retenez l’ordre de grandeur : 140 000 milliards d’océans terrestres, ou 100 000 Soleils.
Comment détecte-t-on de l’eau à 12 milliards d’années-lumière ?
Par la lumière qu’elle émet. Quand une molécule d’eau passe d’un état d’énergie élevé à un état plus bas, elle émet un rayonnement à des longueurs d’onde bien précises, comme une signature. Caltech explique que c’est ce signal qui a été repéré dans le spectre du quasar.
Deux équipes l’ont trouvé, par deux chemins différents :
- Par hasard. L’équipe de Dariusz Lis, de Caltech, cherchait en 2010 des traces de fluorure d’hydrogène dans le spectre du quasar, avec l’interféromètre du plateau de Bure, dans les Alpes françaises. Elle est tombée sur un signal indiquant la présence d’eau.
- Par une mesure large. L’équipe de Matt Bradford, du JPL, observait le quasar depuis 2008 avec l’instrument Z-Spec, à l’observatoire submillimétrique de Caltech. Sa large bande de fréquences lui a permis de capter l’eau sur de nombreuses fréquences, et d’en déduire la masse et les propriétés du gaz. Le réseau d’observation CARMA a complété ces mesures.
Les résultats ont été publiés dans la revue Astrophysical Journal Letters. L’article de l’équipe Lis situe le quasar à un décalage vers le rouge de 3,91, la mesure qui traduit son éloignement.
L’eau d’un quasar lointain se lit dans son spectre, comme une signature chimique.
À quoi ressemble ce nuage ?
Pas à un océan. Il s’agit de vapeur, très diluée : le JPL précise que ce gaz est 300 000 milliards de fois moins dense que l’atmosphère terrestre. Il est aussi froid, autour de −53 °C.
Pourtant, comparé au gaz qui flotte dans une galaxie comme la nôtre, il est cinq fois plus chaud et de 10 à 100 fois plus dense. C’est précisément ce que révèle la présence d’eau, selon Caltech : un gaz anormalement chaud et dense, chauffé par les rayons X et l’infrarouge que le quasar émet.
Ce réservoir record est un brouillard glacé et ténu, pas une mer.
Que va devenir toute cette eau ?
Elle fait partie du gaz qui alimente le trou noir. D’après les mesures publiées par Caltech, il y en a assez pour que le trou noir grossisse jusqu’à environ six fois sa taille actuelle. Les astronomes restent prudents : une partie du gaz pourrait former des étoiles ou être éjectée avant d’être avalée.
L’eau du quasar n’est pas un décor : c’est une partie du carburant du trou noir.
Et les océans du système solaire ?
Plus près de nous, plusieurs lunes cachent des océans d’eau liquide sous leur glace, et certains dépassent les océans terrestres.
| Réservoir | Ce qu’on en sait | Source |
|---|---|---|
| Nuage du quasar APM 08279+5255 | au moins 140 000 milliards de fois l’eau des océans terrestres | JPL, Caltech, 2011 |
| Océan d’Europe (lune de Jupiter) | environ 3 milliards de km³, environ deux fois les océans terrestres ; profondeur moyenne d’environ 100 km | NASA, infographie Europa Clipper |
| Océan de Ganymède (lune de Jupiter) | épais d’environ 100 km, sous 150 km de croûte ; plus d’eau que toute l’eau de surface de la Terre | NASA, Hubble, 12 mars 2015 |
| Océan d’Encelade (lune de Saturne) | océan global sous la glace, d’où jaillissent des panaches de vapeur et de glace | JPL, Cassini, 15 septembre 2015 |
| Océans terrestres | environ 1 338 millions de km³ | USGS |
Ces océans sont pour l’essentiel déduits, pas observés directement. Pour Ganymède, l’équipe de Joachim Saur, de l’université de Cologne, a suivi au télescope Hubble les aurores de la lune : leur balancement n’atteignait que 2 degrés, au lieu des 6 degrés attendus sans océan salé. Pour Encelade, c’est une légère oscillation de la lune sur son orbite, mesurée sur des centaines d’images de Cassini, qui a prouvé l’existence d’une couche liquide globale. Pour Europe, les chiffres sont des estimations publiées par la NASA dans le cadre de la mission Europa Clipper.
Dans le système solaire, l’eau liquide la plus abondante n’est peut-être pas sur Terre, mais sous la glace des lunes de Jupiter.
À retenir
- Le plus grand réservoir d’eau détecté entoure le quasar APM 08279+5255, à plus de 12 milliards d’années-lumière (annonce de 2011).
- Il contient au moins 140 000 milliards de fois l’eau des océans terrestres, soit 100 000 fois la masse du Soleil.
- C’est une vapeur froide et très diluée, repérée grâce à la signature de l’eau dans la lumière du quasar.
- Elle fait partie du gaz qui nourrit un trou noir de 20 milliards de masses solaires.
- Dans le système solaire, Europe et Ganymède abriteraient chacune plus d’eau que les océans de la Terre.
Pour d’autres records venus du fond de l’Univers, voyez la galaxie la plus lointaine, la plus grosse planète, nos anecdotes de l’espace ou toute la rubrique Espace.
L’eau la plus abondante de l’Univers connu n’a jamais coulé : elle flotte, en vapeur, autour d’un trou noir.
Sources
- NASA JPL, « Astronomers Find Largest, Most Distant Reservoir of Water », 22 juillet 2011 (140 000 milliards de fois l’eau des océans, plus de 12 milliards d’années-lumière, région de plusieurs centaines d’années-lumière, −53 °C, densité et température comparées à la Voie lactée, 4 000 fois moins d’eau dans la Voie lactée, trou noir de 20 milliards de masses solaires, énergie, instruments, équipes Bradford et Lis).
- Caltech, « Caltech-Led Astronomers Discover the Largest and Most Distant Reservoir of Water Yet », 22 juillet 2011 (100 000 masses solaires, Univers âgé de 1,6 milliard d’années, détection par hasard en cherchant le fluorure d’hydrogène, mesure Z-Spec, gaz suffisant pour multiplier le trou noir par six).
- Lis D. C. et al., « Discovery of Water Vapor in the High-redshift Quasar APM 08279+5255 at z = 3.91 », Astrophysical Journal Letters, 2011 (titre et décalage vers le rouge).
- USGS, Water Science School, « How Much Water is There on Earth? » (1 338 millions de km³ d’eau océanique, 96,5 % de l’eau de la Terre).
- NASA Science, infographie « Europa: Water World » (océan d’environ 3 milliards de km³, profondeur moyenne d’environ 100 km, deux fois les océans terrestres)
- NASA, « NASA’s Hubble Observations Suggest Underground Ocean on Jupiter’s Largest Moon », 12 mars 2015 (Ganymède : océan de 100 km sous 150 km de croûte, plus d’eau que toute l’eau de surface terrestre, aurores à 2 au lieu de 6 degrés, équipe de Joachim Saur).
- NASA JPL, « Cassini Finds Global Ocean in Saturn’s Moon Enceladus », 15 septembre 2015 (oscillation de la lune, océan global, panache de vapeur d’eau, de glace et de molécules organiques).
