Au début il nʼy avait rien.

La Voie Lactée : un ciel plein d'hydrogène (distribution de l'intensité de la Raie 21cm, raie spectrale émise par l'atome d'hydrogène dans le domaine des ondes radio, dans notre Galaxie).

Crédit : J.Dickey-F.Lochman (UMn-NRAO)

Et puis, c'est le Big Bang et l'apparition de lʼEspace et du Temps. Avec le Big Bang se forge le premier élément le plus léger, le plus simple, lʼhydrogène, et quelques atomes parmi les plus simples. Mais lʼhydrogène forme l'essentiel de la matière de l'Univers. Il est partout.

À partir des grands nuages dʼhydrogène, naissent les premières étoiles. Les plus grandes et les plus massives ont une vie très courte. Elles transforment l'hydrogène pour fabriquer des atomes de plus en plus lourds, ensuite ces étoiles disparaissent et diffusent tous ces éléments dans l'univers.

Et ainsi de suite, de nouvelles étoiles naissent à partir de ces éléments et des éléments de plus en plus lourds se forment et sont diffusés dans l'espace. Avec cela, on a tous les éléments disponibles pour fabriquer des petits grains de silicate.

H2O une molécule trés spéciale

Diagramme de phase de l'eau. Il montre ainsi les domaines de température et de pression où l'eau se trouve à l'état gazeux, liquide et solide. En dessous du point triple, l'eau ne peut pas exister sous forme liquide. Au dessus du point critique (374ºC et 221 bars) il n'y a plus de différence entre l'état liquide et l'état gazeux : on dit que l'eau devient un fluide supercritique. Les phases solides, liquides gazeuses coexistent dans les conditions terrestres.

Crédit : Gilles Bessou/UFE/Observatoire de Paris

H2O une molécule trés spéciale

Spectre de la vapeur d'eau. Les différents modes de vibrations fondamentales de l'eau, ainsi que leurs combinaisons, se traduisent par des bandes d'absorption dans le spectre.

Crédit : Alain Doressoundiram/LESIA/Observatoire de Paris

H2O une molécule trés spéciale

Spectre de la glace d'eau. Des signatures spectrales révélatrices de la glace d’eau (1,5 et 2,0 microns). La position exacte et le profil de la bande renseignent sur la structure de la glace, la taille des grains et le degré de pureté.

Crédit : Alain Doressoundiram/LESIA/Observatoire de Paris

Et sur ces grains que se passe-t-il ? Et bien, l'hydrogène et l'oxygène se combinent pour former de l'eau.

Schéma de la molécule d'eau H2O

Crédit : Alain Doressoundiram/LESIA/Observatoire de Paris

Abondance des éléments chimiques dans l'Univers (par rapport à celle du Silicium (Si) qui est définie arbitrairement à 10⁶ . L'échelle est logarithmique, le graphique indique 3 intervalles entre H (hydrogène) et O (oxygène), ce qui veut dire qu'il y a =1000 fois plus de H que de O.

Crédit : CEA

Lʼeau est une molécule très spéciale et très abondante dans lʼUnivers et ce nʼest pas une surprise.

Effectivement, avec l’hydrogène qui est l’élément le plus abondant et l’oxygène, qui est le troisième élément le plus abondant, il n’est pas étonnant de trouver la molécule d’eau très répandue dans l’Univers.

La molécule d’eau a une configuration particulière avec un atome d’oxygène et deux atomes d’hydrogène.

Et les charges électriques négatives se trouvent être décalées par rapport aux charges positives, ce qui fait que la molécule d’eau est ce que l’on appelle un dipôle électrique. Et cette propriété particulière lui confère d’étonnantes propriétés chimiques. L’eau est un excellent solvant. Son rôle dans beaucoup de processus et de réactions est donc fondamental.