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Posté par Adrien le Lundi 12/06/2017 à 00:00
ALMA découvre un ingrédient de la vie autour de jeunes Soleils
ALMA a observé des étoiles de type Soleil au tout premier stade de leur existence et découvert des traces d'isocyanate de méthyle - un élément chimique nécessaire à la vie. Il s'agit de la toute première détection de cette molécule prébiotique à proximité de protoétoiles de type solaire, semblables à celle à partir de laquelle notre Système Solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis...) a évolué. Cette découverte pourrait permettre aux astronomes de mieux comprendre les conditions d'émergence de la vie (La vie est le nom donné :) sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes....).


Deux équipes d'astronomes ont exploité le potentiel du Vaste Réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node) l'extrémité...) (Sub-)Millimétrique de l'Atacama (ALMA) au Chili pour détecter une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui...) organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) complexe prébiotique, l'isocyanate de méthyle (1) au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale...) du système d'étoiles multiples baptisé IRAS 16293-2422. L'une des deux équipes était menée par Rafael Martín-Doménech du Centre d'Astrobiologie de Madrid (Madrid est la capitale de l'Espagne. Ville la plus vaste et la plus peuplée du pays, c'est le chef-lieu de la Communauté autonome de Madrid qui appartient à la province de...) en Espagne et Víctor M. Rivilla de l'INAF-Observatoire Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de...) d'Arcetri à Florence (Florence (en italien Firenze) est une ville d'Italie, capitale de la région de Toscane et chef-lieu de province (370 051 habitants, les Florentins)....) en Italie ; la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité...) équipe était emmenée par Niels Ligterink de l'Observatoire de Leiden aux Pays-Bas et Audrey Coutens de l'University College de Londres (Londres (en anglais : London - /?l?nd?n/) est la capitale ainsi que la plus grande ville d'Angleterre et du Royaume-Uni. Fondée il y a plus de 2 000 ans par les Romains, la ville est aujourd'hui devenue un centre...) au Royaume-Uni.

"Ce système d'étoiles semble riche de découvertes ! Après y avoir détecté des sucres, nous venons d'y trouver de l'isocyanate de méthyle. Cette famille de molécules organiques est impliquée dans la synthèse de peptides et d'acides aminés qui, sous la forme de protéines, constituent les éléments de base de la vie telle que nous la connaissons", précisent Niels Ligterink et Audrey Coutens (2).

L'énorme potentiel d'ALMA a permis aux deux équipes d'observer la molécule à plusieurs longueurs d'ondes caractéristiques et différentes du spectre radio (3). Les seules et uniques traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission européenne dans le cadre du premier pilier...) de cet élément chimique ont été localisées au sein des régions internes, denses et chaudes, du cocon (Le cocon est l'enveloppe de la nymphe de certains insectes. On appelle aussi cocon le sac que les araignées construisent en y introduisant leurs œufs.) de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) et de poussière qui entoure les jeunes étoiles au tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) premier stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement sportif.) de leur existence. Chaque équipe a identifié et isolé les signatures de la molécule organique complexe d'isocyanate de méthyle (4). Puis, la modélisation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite...) chimique et diverses expériences de laboratoire leur ont permis d'affiner notre compréhension de l'origine de la molécule (5).

IRAS 16293-2422 est un système multiple composé de très jeunes étoiles, situé à quelque 400 années-lumière de la Terre dans une vaste région de formation stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers le monde.) baptisée Rho Ophiuchi dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par...) d'Ophiuchus (Le Serpentaire). Les résultats nouvellement acquis par ALMA indiquent que du gaz d'isocyanate de méthyle entoure chacune de ces jeunes étoiles.

La Terre et les autres planètes du Système Solaire se sont constituées à partir des restes de la nébuleuse solaire (La nébuleuse solaire est le nuage de gaz (ou disque d'accrétion) à partir duquel notre système solaire s'est formé.). L'étude des protoétoiles de type solaire est donc susceptible de renseigner les astronomes su lers conditions ayant prévalu à la formation notre Système Solaire, voici plus de 4,5 milliards d'années.

Rafael Martín-Doménech et Víctor M. Rivilla, auteurs principaux de l'un des articles, ajoutent: "Nous sommes particulièrement enthousiasmés du résultat obtenu: ces protoétoiles sont en de nombreux points semblables au jeune Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la...), en effet, et les conditions semblent réunies pour que des planètes de type Terre se forment. La détection de ces molécules prébiotiques apporte un nouvel élément de compréhension des conditions d'émergence de la vie sur notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que...)".

Niels Ligterink se réjouit des résultats obtenus en laboratoire. "Détecter ces molécules constitue une première étape. Comprendre leur processus de formation, un pas supplémentaire. Nos expériences de laboratoire indiquent que l'isocyanate de méthyle peut se former sur des particules de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) à des températures très basses, semblables à celles qui règnent au sein du milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre les étoiles et leur environnement proche. Ce gaz est habituellement extrêmement ténu, avec des densités typiques allant de 10 à...). Ce résultat laisse à penser que cette molécule - et donc la base des liaisons peptidiques - est certainement présente dans l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les...) proche de la plupart des jeunes étoiles de type solaire."

Notes

(1) En astrochimie (L'Astrochimie est l'étude des éléments chimiques trouvés dans l'espace lointain, habituellement dans des nuages de gaz moléculaire, ainsi que leur formation,...), une molécule organique complexe se compose d'au moins six atomes, dont un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant...) de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique...). L'isocyanate de méthyle renferme des atomes de carbone, d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2,...) et d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.), et adopte la configuration chimique suivante: CH3NCO. Très toxique, cette substance fut la cause principale de décès après le tragique accident chimique de Bhopal survenu en 1984.

(2) Ce système avait fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une...) d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) antérieures au moyen d'ALMA en 2012. Des molécules de sucre (Ce que l'on nomme habituellement le sucre est, dès 1406, une "substance de saveur douce extraite de la canne à sucre" (Chrétien de Troyes, Le Chevalier au lion). Il est majoritairement formé d'un...), ou glycolaldehyde, un autre ingrédient de la vie, avaient alors été détectées.

(3) L'équipe emmenée par  Rafael Martín-Doménech a utilisé des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) d'archive ainsi que de nouvelles données concernant la protoétoile, étendues sur une vaste gamme de longueurs d'ondes - les bandes réceptrices 3, 4 et 6 d'ALMA. Niels Ligterink et ses collègues ont utilisé des données du Sondage ( Un sondage peut désigner une technique d'exploration locale d'un milieu particulier. Un sondage peut également être une méthode statistique d'analyse d'une population humaine ou non...) Interférométrique Protostellaire (PILS) effectué au moyen d'ALMA et destiné à cartographier la complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri Atlan), en sociologie, en informatique ou en sciences de...) chimique du système IRAS 16293-2422 en imageant le domaine de longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) couvert par la bande 7 d'ALMA à de très petites échelles, équivalentes à la taille de notre Système Solaire.

(4) Les équipes ont effectué des analyses spectrographiques de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet)...) émise par la protoétoile afin d'en déterminer les composants chimiques. La quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de...) - ou abondance - d'isocyanate de méthyle détectée - comparée à l'abondance en hydrogène moléculaire ou en d'autres éléments traceurs est comparable à celle ayant fait l'objet de détections antérieures autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent...) de protoétoiles massives - au sein des noyaux moléculaires massifs de Orion KL et Sagittarius B2 Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), en l'occurrence.

(5) L'équipe de Martín-Doménech a modélisé la formation gaz-grain chimique d'isocyanate de méthyle. L'abondance observée de la molécule pourrait s'expliquer par la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) s'opérant à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) des grains de poussière dans l'espace, suivie de réactions chimiques en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) gazeuse. En outre, l'équipe de Ligterink a démontré que la molécule peut se former à des températures extrêmement basses, typiques du milieu interstellaire, jusqu'à 15 Kelvin (Le kelvin (symbole K, du nom de Lord Kelvin) est l'unité SI de température thermodynamique. Par convention, les noms d'unité sont des noms communs et s'écrivent en minuscule (« kelvin »...) (-258 degrés Celsius), au moyen d'expériences cryogéniques réalisées dans un vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) quasi parfait dans leur laboratoire de Leiden.


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Source: ESO