Les astéroïdes contiennent les éléments chimiques pouvant mener à l'émergence de la vie sur Terre

Publié par Redbran le 04/07/2021 à 13:00
Source: CNRS INSIS
Une source de molécules organiques nécessaire à l'apparition de la vie sur Terre pourrait remonter à la formation de notre système solaire

Certaines météorites contiennent de la matière organique qui a pu participer à la mise en oeuvre d'une chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) nécessaire à l'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...). Cette matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par...) météoritique pourrait avoir un lien avec les molécules observées dans les nuages moléculaires denses, lieu de formation de notre Système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le...). Afin de mieux comprendre ce lien, des scientifiques des laboratoires PIIM, IMPMC et de l'Université technique de Munich (L’université technique de Munich (en allemand : Technische Universität...) ont simulé expérimentalement l'évolution de cette matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...), depuis la formation du Système solaire jusqu'à sa transformation au sein d'astéroïdes, les corps parents des météorites.

Ces travaux proposent un scénario plausible d'évolution de la matière organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande...) tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) au long de la formation du Système solaire et, par analogie, à d'autres systèmes planétaires.


Formation et évolution de la matière organique de notre système solaire du nuage moléculaire originel jusqu'à son évolution au sein des corps parents des météorites.
© V. Vinogradoff, PIIM (CNRS/AMU)

Présentes dans les nuages moléculaires denses où naissent les étoiles, les glaces interstellaires sont principalement composées d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...), de dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...), de monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule...), de méthanol (Le méthanol, également connu sous le nom d’alcool méthylique, de carbinol,...) et d'ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des...). Ces glaces pourraient être à l'origine de matières organiques qui auraient pu être apportées sur Terre, via des météorites appelées chondrites carbonées. Ces bouts d'astéroïdes contiennent en effet un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) d'éléments chimiques potentiellement nécessaires à une chimie qui a précédé, puis mené, à l'émergence de la vie sur Terre.

En simulant les différentes étapes auxquelles la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) et la matière sont confrontées depuis la formation d'un système planétaire (Un système planétaire (parfois appelé abusivement système stellaire) est...), des chercheuses et chercheurs du laboratoire Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) des interactions ioniques et moléculaires (PIIM, CNRS/Aix-Marseille Université), de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de minéralogie, de physique des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) et de cosmochimie (IMPMC, CNRS/MNHN/Sorbonne Université) et de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) technique de Munich (Allemagne) ont ainsi montré qu'à partir d'une glace, formée à 77 K et 10-8 mbar, contenant simplement de l'eau, du méthanol et de l'ammoniac, plusieurs milliers de molécules organiques sont formées. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature Communications.

La glace et ses trois composants de base ont été irradiés par des UV et soumis à des températures entre 77K et 300 K. Cela a abouti à la formation d'un résidu organique constitué de milliers de molécules différentes. Ce résidu est considéré comme un analogue d'une partie de la matière organique qui aurait été présente au niveau du disque protoplanétaire (Les étoiles se forment à partir d'un nuage de gaz et de poussières dont la partie centrale...), avant la formation des planètes, des comètes et des astéroïdes, et qui a ainsi pu ensuite se retrouver à l'intérieur des comètes et des astéroïdes.

Pour simuler l'évolution qu'aurait pu subir cette matière organique une fois incorporée au sein d'astéroïdes, le résidu analogue obtenu en laboratoire a ensuite été soumis à une altération aqueuse en milieu anoxique, c'est-à-dire qu'il a réagi avec de l'eau liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) en absence d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) à 150°C. Après cent jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) sous altération aqueuse, le résidu analogue a connu une telle évolution chimique qu'il ne restait plus que 2 % de sa composition originelle.

Des mesures par spectrométrie de masse (La spectrométrie de masse (mass spectrometry ou MS) est une technique physique d'analyse...) à haute résolution ont montré que le contenu final s'est rapproché de la matière organique identifiée au sein de la météorite (Une météorite est un corps matériel provenant de l’espace...) de Murchison, la chondrite (Chondrite est un terme utilisé en astronomie pour désigner un certain type de météorite...) carbonée la mieux documentée, avec 46 % de molécules organiques en commun contre 28 % pour les analogues qui n'ont pas subi d'altération aqueuse.

Ces résultats suggèrent qu'une partie la matière organique météoritique pourrait donc être d'origine interstellaire et n'avoir que partiellement subit l'altération aqueuse dans les astéroïdes. Ces travaux prouvent que trois molécules présentes dans les zones de formation des systèmes planétaires et soumises aux processus d'altération qu'elles ont pu subir lors de la formation de notre système solaire, suffisent à former une diversité moléculaire importante, approchant celle des météorites.

L'équipe poursuit en ce moment ces expériences, mais en prenant cette fois en compte la présence de minéraux, qui sont les principaux composants des météorites, afin de voir s'ils pourraient participer à la formation des molécules organiques manquantes.

Références:
Exploring the link between molecular cloud ices and chondritic organic matter in laboratory.
G. Danger, V. Vinogradoff, M. Matzka, J-C. Viennet, L. Remusat, S. Bernard, A. Ruf, L. Le Sergeant d'Hendecourt & P. Schmitt-Kopplin.
Nature Communications volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) 12, Article number: 3538 (2021)
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-23895-2

Contacts:
- Grégoire Danger - Maître de conférences d'Aix-Marseille Université, laboratoire Physique des interactions ioniques et moléculaires (PIIM, CNRS/AMU) - gregoire.danger at univ-amu.fr
- Vassilissa Vinogradoff - Chargée de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) au CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...), laboratoire Physique des interactions ioniques et moléculaires (PIIM, CNRS/AMU) - vassilissa.vinogradoff at univ-amu.fr
- Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) INSIS - insis.communication at cnrs.fr
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