07.07.2022 - Universität Bern

Lumière sur la complexité chimique inattendue de la comète Chury

Le secret était caché dans la poussière

Une équipe de chercheurs dirigée par l'Université de Berne a identifié pour la première fois une richesse inattendue de molécules organiques complexes sur une comète. Ce résultat a été obtenu grâce à l'analyse des données recueillies lors de la mission Rosetta de l'ESA sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, également connue sous le nom de Chury. Livrées à la Terre primitive par l'impact des comètes, ces matières organiques pourraient avoir contribué à donner le coup d'envoi de la vie carbonée telle que nous la connaissons.

Les comètes sont des fossiles des temps anciens et des profondeurs de notre système solaire, et elles 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 la recherche spatiale et des sciences planétaires, a réussi pour la première fois à identifier toute une série de molécules organiques complexes sur une comète, comme elle le rapporte dans une étude publiée fin juin dans la revue Nature Communications.

Une 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 de la coma de la comète - la fine atmosphère due à la sublimation des glaces cométaires à proximité du Soleil -, mais aussi celle des particules de poussière qui l'impactaient. 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 à haute résolution ROSINA, un instrument dirigé par Berne à bord de la sonde Rosetta de l'ESA, a recueilli des données sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, également appelée Chury, entre 2014 et 2016. Ces données permettent maintenant aux chercheurs de faire la lumière pour la première fois sur le budget 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 l'irradiation solaire à des températures supérieures à celles généralement observées à la surface des comètes. Cela permet aux molécules plus grandes et plus lourdes de se désorber, ce qui les rend accessibles au spectromètre de masse à haute résolution ROSINA-DFMS (Rosetta Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis-Double Focusing Mass Spectrometer). L'astrophysicienne Prof. em. Kathrin Altwegg, chercheur principal 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 restées cachées dans la poussière cométaire.

L'interprétation de données aussi complexes est un défi. Toutefois, l'équipe de chercheurs bernoise a réussi à identifier un certain nombre de molécules organiques complexes, qui n'avaient jamais été trouvées dans une comète auparavant. "Nous avons par exemple trouvé de la naphtaline, 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. En outre, nous avons identifié du benzaldéhyde, largement utilisé pour conférer un goût d'amande aux aliments, et de nombreuses autres molécules. Ces composés organiques lourds rendraient apparemment l'odeur de Chury encore plus complexe, mais aussi plus attrayante, comme le dit Hänni (voir aussi le communiqué de presse de 2014).

Outre les molécules odorantes, de nombreuses espèces ayant une fonctionnalité dite prébiotique ont également été identifiées dans le budget organique de Chury (par exemple, le formamide). De tels composés sont des intermédiaires importants dans la synthèse de biomolécules (par exemple, les sucres ou les 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 de la vie à base de carbone sur Terre", explique Hänni.

Des matières organiques similaires dans Saturne et les météorites

Outre l'identification de molécules individuelles, les chercheurs ont également procédé à une caractérisation détaillée de l'ensemble des molécules organiques complexes de la comète Chury, ce qui a permis de la replacer dans le contexte plus large du système solaire. Des paramètres tels que la formule moyenne de la somme de cette matière organique ou la géométrie moyenne des liaisons entre les atomes de carbone qu'elle 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, hormis la quantité relative d'atomes d'hydrogène, le bilan moléculaire de Chury ressemble aussi fortement à la matière organique tombant en pluie sur Saturne depuis son anneau le plus interne, telle qu'elle a été détectée par le spectromètre de masse INMS à bord du vaisseau spatial Cassini de la NASA".

"Nous ne trouvons pas seulement des similitudes des réservoirs organiques du système solaire, mais de nombreuses molécules organiques de Chury sont également présentes dans les nuages moléculaires, lieux de naissance des nouvelles étoiles", complète le Prof. Dr Susanne Wampfler, astrophysicienne au Centre pour l'espace et l'habitabilité (CSH) de l'Université de Berne et co-auteur de la publication. "Nos résultats sont cohérents avec et soutiennent le scénario d'une origine présolaire commune des différents réservoirs de matières organiques du système solaire, confirmant que les comètes transportent effectivement des matériaux datant de temps bien antérieurs à l'émergence de notre système solaire."

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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  • spectrométrie de masse