Faire la lumière sur la complexité chimique inattendue de la comète Chury


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  • Les comètes sont des fossiles des temps anciens et des profondeurs de notre système solaire, et ce sont des reliques de la formation du soleil, des planètes et des lunes. Une équipe dirigée par la chimiste Nora Hänni de l’Institut de physique de l’Université de Berne, Département de recherche spatiale et des sciences planétaires, a maintenant réussi pour la première fois à identifier toute une série de molécules organiques complexes sur une comète alors qu’elles rapportent dans une étude publiée fin juin dans la revue Communication Nature.

    Analyse plus précise grâce au spectromètre de masse bernois

    Au milieu des années 1980, une flotte de vaisseaux spatiaux a été envoyée par les grandes agences spatiales pour survoler la comète de Halley. À bord se trouvaient plusieurs spectromètres de masse qui mesuraient la composition chimique du coma de la comète – la fine atmosphère due à la sublimation des glaces cométaires proches du Soleil -, ainsi que celle des particules de poussière impactantes. Cependant, les données recueillies par ces instruments n’avaient pas la résolution nécessaire pour permettre une interprétation sans ambiguïté.

    Aujourd’hui, plus de 30 ans plus tard, le spectromètre de masse haute résolution ROSINA, un instrument dirigé par Berne à bord du vaisseau spatial Rosetta de l’ESA, a collecté des données sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, également connue sous le nom de Chury, entre 2014 et 2016. Ces données permettent désormais les chercheurs à faire la lumière pour la première fois sur le bilan organique complexe de Chury.

    Le secret était caché dans la poussière

    Lorsque Chury a atteint son périhélie, le point le plus proche du Soleil, elle est devenue très active. La sublimation des glaces cométaires a créé un écoulement qui a entraîné des particules de poussière. Les particules expulsées ont été chauffées par irradiation solaire à des températures supérieures à celles généralement rencontrées à la surface cométaire. Cela permet aux molécules plus grosses et plus lourdes de se désorber, les rendant disponibles pour le spectromètre de masse haute résolution ROSINA-DFMS (Rosetta Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis-Double Focusing Mass Spectrometer). L’astrophysicien Prof. em. Le Dr Kathrin Altwegg, chercheuse principale de l’instrument ROSINA et co-auteur de la nouvelle étude, déclare : « En raison des conditions extrêmement poussiéreuses, le vaisseau spatial a dû se retirer à une distance de sécurité d’un peu plus de 200 km au-dessus de la surface cométaire. afin que les instruments puissent fonctionner dans des conditions stables. » Ainsi, il a été possible de détecter des espèces composées de plus d’une poignée d’atomes qui étaient auparavant restés cachés dans la poussière cométaire.

    L’interprétation de données aussi complexes est difficile. Cependant, l’équipe de chercheurs bernois a réussi à identifier un certain nombre de molécules organiques complexes, qui n’avaient jamais été trouvées dans une comète auparavant. « Nous avons trouvé par exemple du naphtalène, qui est responsable de l’odeur caractéristique des boules de naphtaline. Et nous avons également trouvé de l’acide benzoïque, un composant naturel de l’encens. De plus, nous avons identifié du benzaldéhyde, largement utilisé pour conférer la saveur d’amande aux aliments, et de nombreuses autres molécules. » . » Ces matières organiques lourdes rendraient apparemment le parfum de Chury encore plus complexe, mais aussi plus attrayant, selon Hänni.

    Outre les molécules odorantes, de nombreuses espèces dotées d’une fonctionnalité dite prébiotique ont été identifiées dans le bilan organique de Chury (par exemple, le formamide). De tels composés sont des intermédiaires importants dans la synthèse de biomolécules (par exemple, des sucres ou des acides aminés). « Il semble donc probable que l’impact des comètes – en tant que fournisseurs essentiels de matière organique – a également contribué à l’émergence d’une vie basée sur le carbone sur Terre », explique Hänni.

    Matières organiques similaires dans Saturne et les météorites

    En plus de l’identification de molécules individuelles, les chercheurs ont également effectué une caractérisation détaillée de l’ensemble complet des molécules organiques complexes de la comète Chury, permettant de le replacer dans le contexte plus large du système solaire. Des paramètres tels que la formule de somme moyenne de ce matériau organique ou la géométrie de liaison moyenne des atomes de carbone qu’il contient sont importants pour une large communauté scientifique, allant des astronomes aux scientifiques du système solaire.

    « Il s’est avéré qu’en moyenne, le bilan organique complexe de Chury est identique à la partie soluble de la matière organique météoritique », explique Hänni et ajoute : « De plus, outre la quantité relative d’atomes d’hydrogène, le budget moléculaire de Chury ressemble aussi fortement à la matière organique qui pleut sur Saturne à partir de son anneau le plus interne, telle que détectée par le spectromètre de masse INMS à bord du vaisseau spatial Cassini de la NASA. »

    « Nous ne trouvons pas seulement des similitudes entre les réservoirs organiques du système solaire, mais de nombreuses molécules organiques de Chury sont également présentes dans les nuages ​​moléculaires, berceaux de nouvelles étoiles », complète le professeur Dr Susanne Wampfler, astrophysicienne au Center for Space. and Habitability (CSH) à l’Université de Berne et co-auteur de la publication. « Nos découvertes sont cohérentes avec et soutiennent le scénario d’une origine présolaire partagée des différents réservoirs de matières organiques du système solaire, confirmant que les comètes transportent en effet des matériaux bien avant l’émergence de notre système solaire. »

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