De grandes quantités de molécules organiques complexes, ingrédient de la vie, découvertes autour de jeunes étoiles

La vie existe-t-elle ailleurs que sur Terre ? C’est LA question. Mais si les astronomes savent désormais qu’il se trouve des planètes partout dans l’Univers, ils ignorent toujours si elles présentent les conditions nécessaires à l’émergence de la vie. Des travaux menés grâce au télescope Alma apportent aujourd’hui quelques réponses. Ils mettent en lumière de grandes quantités de molécules organiques dans des endroits où se forment des planètes.

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Et si les conditions chimiques qui ont mené à l’éclosion de la vie sur Terre n’étaient finalement pas rares ? C’est la question que posent des travaux publiés récemment dans le cadre du projet Maps (Molecules with Alma at Planet-forming Scales). Au fil de 20 articles scientifiques parus dans The Astrophysical Journal Supplement Series, les chercheurs détaillent notamment comment ils viennent de découvrir, au cœur de disques protoplanétaires entourant de jeunes étoiles, des « réservoirs importants » de molécules organiques.

Ces molécules, précisent les astronomes, ne sont pas de simples molécules à base de carbone comme le monoxyde de carbone (CO) que l’on trouve en abondance dans l’espace. Elles sont plus élaborées. Les théories en font les « ingrédients bruts » pour construire les molécules qui sont à la base de la chimie biologique sur Terre. Des expériences en laboratoire l’ont confirmé. Lorsque les conditions sont réunies, elles permettent de former de sucres, des acides aminés et même les composants de l’acide ribonucléique — le fameux ARN. Les briques essentielles à la vie.

Savoir si ces molécules existent là où les planètes se forment
De nombreux environnements dans lesquels les chercheurs ont déjà pu trouver ce type de molécules organiques complexes peuvent être qualifiés d’inintéressants. « Cette fois, nous voulions savoir si ces molécules sont présentes aux endroits où naissent les planètes, dans les disques protoplanétaires », explique John Ilee, astronome à l’université de Leeds (Royaume-Uni), dans un communiqué.

Plus de molécules organiques qu’attendu
Ces observations ont été réalisées grâce au télescope Alma — l’Atacama Large Millimeter/Submillineter Array (Chili) –, capable de détecter les signaux très faibles en provenance de molécules situées dans des régions froides de l’Univers. Des signaux comme des empreintes digitales qui renseignent les chercheurs sur l’identité des molécules qui les ont émises.

Les astronomes ont étudié ainsi cinq disques protoplanétaires situés entre 300 et 500 années-lumière de la Terre. Leur objectif : cartographier la composition chimique de ces disques. Et voir comment les molécules sont distribuées à l’endroit où des planètes se forment. Les chercheurs ont ainsi identifié des molécules organiques simples comme le cyanure d’hydrogène (HCN), le l’éthynyl (C2H) ou le formaldéhyde (H2CO). Dans les régions du disque où se forment traditionnellement les planètes rocheuses.

Mais les chercheurs ont surtout trouvé trois molécules plus complexes : le cyanoacétylène (HC3N), l’acétonitrile (CH3CN) et le cyclopropénylidène (c-C3H2). « Notre analyse montre que ces molécules sont aussi principalement situées dans ces régions internes de ces disques, à des échelles de taille similaires à notre Système solaire, avec des abondances entre 10 et 100 fois supérieures à ce que les modèles prédisaient », précise John Ilee. Et c’est justement dans ces régions que se forment les astéroïdes et les comètes. Ces objets qui sont soupçonnés avoir ensemencé notre Terre. Les astronomes imaginent ainsi qu’un processus semblable à celui qui a initié l’apparition de la vie sur notre Planète puisse également se produire dans ces disques protoplanétaires.

Comprendre comment les ingrédients de la vie s’assemblent
« S’il existe dans les disques protoplanétaires de telles molécules en si grande abondance, il se pourrait que des molécules encore plus complexes puissent être observables. Nous allons poursuivre nos recherches en ce sens avec Alma. Si nous obtenons des résultats, nous serons encore plus près de comprendre comment les ingrédients bruts de la vie peuvent être assemblés autour d’autres étoiles », remarque John Ilee.

Ce que les chercheurs ont aussi observé, c’est une répartition non uniforme de ces molécules entre et même dans les disques protoplanétaires. De quoi laisser penser que des planètes se formant dans différents disques ou à des endroits différents d’un même disque peuvent évoluer dans des environnements chimiques radicalement différents eux aussi. Ainsi certaines planètes peuvent tout à fait se former avec tout ce qu’il faut pour faire émerger la vie alors que leurs voisines, non. Nul doute qu’Alma permettra à l’avenir de préciser ces questions fondamentales un peu plus encore.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/origine-vie-grandes-quantites-molecules-organiques-complexes-ingredient-vie-decouvertes-autour-jeunes-etoiles-93618/

Découverte majeure d’une abondance de molécules organiques complexes dans de jeunes systèmes planétaires

La vie existe-t-elle ailleurs que sur Terre ? C’est LA question. Mais si les astronomes savent désormais qu’il se trouve des planètes partout dans l’Univers, ils ignorent toujours si elles présentent les conditions nécessaires à l’émergence de la vie. Des travaux menés grâce au télescope Alma apportent aujourd’hui quelques réponses. Ils mettent en lumière de grandes quantités de molécules organiques dans des endroits où se forment des planètes.

Et si les conditions chimiques qui ont mené à l’éclosion de la vie sur Terre n’étaient finalement pas rares ? C’est la question que posent des travaux publiés récemment dans le cadre du projet Maps (Molecules with Alma at Planet-forming Scales). Au fil de 20 articles scientifiques parus dans The Astrophysical Journal Supplement Series, les chercheurs détaillent notamment comment ils viennent de découvrir, au cœur de disques protoplanétaires entourant de jeunes étoiles, des « réservoirs importants » de molécules organiques.

Ces molécules, précisent les astronomes, ne sont pas de simples molécules à base de carbone comme le monoxyde de carbone (CO) que l’on trouve en abondance dans l’espace. Elles sont plus élaborées. Les théories en font les « ingrédients bruts » pour construire les molécules qui sont à la base de la chimie biologique sur Terre. Des expériences en laboratoire l’ont confirmé. Lorsque les conditions sont réunies, elles permettent de former de sucres, des acides aminés et même les composants de l’acide ribonucléique — le fameux ARN. Les briques essentielles à la vie.

Savoir si ces molécules existent là où les planètes se forment

De nombreux environnements dans lesquels les chercheurs ont déjà pu trouver ce type de molécules organiques complexes peuvent être qualifiés d’inintéressants. « Cette fois, nous voulions savoir si ces molécules sont présentes aux endroits où naissent les planètes, dans les disques protoplanétaires », explique John Ilee, astronome à l’université de Leeds (Royaume-Uni), dans un communiqué.

Plus de molécules organiques qu’attendu
Ces observations ont été réalisées grâce au télescope Alma — l’Atacama Large Millimeter/Submillineter Array (Chili) –, capable de détecter les signaux très faibles en provenance de molécules situées dans des régions froides de l’Univers. Des signaux comme des empreintes digitales qui renseignent les chercheurs sur l’identité des molécules qui les ont émises.

Les astronomes ont étudié ainsi cinq disques protoplanétaires situés entre 300 et 500 années-lumière de la Terre. Leur objectif : cartographier la composition chimique de ces disques. Et voir comment les molécules sont distribuées à l’endroit où des planètes se forment. Les chercheurs ont ainsi identifié des molécules organiques simples comme le cyanure d’hydrogène (HCN), le l’éthynyl (C2H) ou le formaldéhyde (H2CO). Dans les régions du disque où se forment traditionnellement les planètes rocheuses.

Mais les chercheurs ont surtout trouvé trois molécules plus complexes : le cyanoacétylène (HC3N), l’acétonitrile (CH3CN) et le cyclopropénylidène (c-C3H2). « Notre analyse montre que ces molécules sont aussi principalement situées dans ces régions internes de ces disques, à des échelles de taille similaires à notre Système solaire, avec des abondances entre 10 et 100 fois supérieures à ce que les modèles prédisaient », précise John Ilee. Et c’est justement dans ces régions que se forment les astéroïdes et les comètes. Ces objets qui sont soupçonnés avoir ensemencé notre Terre. Les astronomes imaginent ainsi qu’un processus semblable à celui qui a initié l’apparition de la vie sur notre Planète puisse également se produire dans ces disques protoplanétaires.

Comprendre comment les ingrédients de la vie s’assemblent
« S’il existe dans les disques protoplanétaires de telles molécules en si grande abondance, il se pourrait que des molécules encore plus complexes puissent être observables. Nous allons poursuivre nos recherches en ce sens avec Alma. Si nous obtenons des résultats, nous serons encore plus près de comprendre comment les ingrédients bruts de la vie peuvent être assemblés autour d’autres étoiles », remarque John Ilee.

Ce que les chercheurs ont aussi observé, c’est une répartition non uniforme de ces molécules entre et même dans les disques protoplanétaires. De quoi laisser penser que des planètes se formant dans différents disques ou à des endroits différents d’un même disque peuvent évoluer dans des environnements chimiques radicalement différents eux aussi. Ainsi certaines planètes peuvent tout à fait se former avec tout ce qu’il faut pour faire émerger la vie alors que leurs voisines, non. Nul doute qu’Alma permettra à l’avenir de préciser ces questions fondamentales un peu plus encore.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/origine-vie-decouverte-majeure-abondance-molecules-organiques-complexes-jeunes-systemes-planetaires-93618/

Où sont passés les débris des collisions ayant donné naissance à la Terre ?

Les planètes de notre Système solaire, dont la Terre, se sont formées par collisions et accrétions graduelles de corps rocheux que l’on appelle « protoplanètes ». Cependant, les processus intervenant lors de ces collisions gigantesques sont encore mal compris et les différents modèles proposés mènent souvent à un paradoxe : les débris observés dans la ceinture d’astéroïdes ne suffisent pas à décrire la formation de l’ensemble des planètes du Système solaire. De nouveaux résultats avancent cependant une explication qui permettrait de résoudre ce problème.

Durant la formation du Système solaire, les planètes telluriques (Mercure, Vénus, la Terre et Mars) sont supposées avoir été formées par collisions et accrétions entre des corps rocheux plus petits, jusqu’à l’obtention d’un embryon planétaire.

Il manque des débris solides pour expliquer la formation du Système solaire
Ces violentes collisions sont supposées avoir engendré de nombreux débris, qui auraient alors échappé à l’attraction du corps planétaire en formation et se seraient mis en orbite autour du Soleil, formant un disque d’astéroïdes. Ce disque de débris, nous l’observons encore actuellement sous la forme de la ceinture d’astéroïdes principale, qui se situe entre les orbites de Mars et de Jupiter. En principe, les astrophysiciens devraient retrouver dans cette ceinture d’astéroïdes les marqueurs de la formation du Système solaire. Mais ce n’est pas le cas.

La quantité de débris solides orbitant au-delà de Mars n’est pas suffisante pour expliquer la formation de l’ensemble du Système solaire. Certains modèles expliquent cette lacune par le fait qu’une partie des astéroïdes de la ceinture de débris aurait bombardé par la suite les planètes en formation. Mais même dans ce cas, la composition minéralogique des éléments de la ceinture d’astéroïdes ne correspond pas à ce qui est attendu. Il manque en particulier des météorites riches en olivine, qui est le minéral principal composant le manteau des planètes telluriques. Un paradoxe connu sous le nom de « Missing mantle problem » qui reste inexpliqué depuis des décennies.

Les roches vaporisées sous la puissance des impacts
Deux chercheurs de l’Université de l’État d’Arizona (États-Unis) ont tenté de résoudre ce problème. Ils ont ainsi simulé et modélisé des collisions de protoplanètes pour étudier les processus thermodynamiques intervenant lors de ces événements. Leurs résultats, publiés dans la revue The Astrophysical Journal Letters, montrent que ces grandes collisions génèrent finalement peu de débris solides, mais plutôt des gaz. En effet, sous la puissance de l’impact, une partie des roches est littéralement vaporisée ! Alors que les débris solides vont s’agglomérer en disques résiduels comme la ceinture d’astéroïdes, les gaz issus de la vaporisation vont plus facilement s’échapper du Système solaire, ne laissant ainsi aucune trace des événements collusifs qui les ont créés.

Ces résultats apportent une solution au problème du manque de débris solides présents dans la ceinture d’astéroïdes et au paradoxe du « Missing mantle problem ».

Cette proposition pourrait également permettre de comprendre la formation de la Lune. Le satellite terrestre aurait ainsi comme origine les débris solides issus de la formation de la Terre. Dans les précédents modèles, la Lune aurait ensuite été largement bombardée par les débris orbitant autour du Soleil, compromettant grandement ou influençant largement sa formation. Or, ce n’est pas ce qui semble s’être passé. Dans l’hypothèse développée par Gabriel Travis et Harrison Allen-Sutter, qui proposent qu’une part significative du matériel résiduel est en réalité sous forme de gaz, les impacts météoritiques sur la Lune sont bien moins importants et ne compromettent pas sa formation.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/systeme-solaire-sont-passes-debris-collisions-ayant-donne-naissance-terre-93497/

L’atmosphère de Jupiter s’est formée à l’ombre du Soleil

La composition de l’atmosphère de Jupiter a longtemps intrigué les astronomes. Il y a quelque temps, elle les a même poussés à imaginer une profonde migration de la planète la plus grosse de notre Système solaire. Mais des chercheurs proposent aujourd’hui une explication plus simple. Une ombre gigantesque a pu être jetée sur l’orbite de Jupiter au moment de sa formation.

Les planètes du Système solaire se sont formées à partir du disque de gaz et de poussières qui tournait alors autour de notre Soleil nouveau-né. Les astronomes supposent que la composition de notre étoile est le reflet de celle de ce disque protoplanétaire. Ainsi, la composition de l’atmosphère de Jupiter — dans laquelle entrent principalement de l’hydrogène et de l’hélium — devrait-elle ressembler, en proportion de gaz, à celle de notre Soleil. Pourtant, ce n’est pas le cas. L’azote, l’argon, le krypton et le xénon sont environ trois fois plus présents, par rapport à l’hydrogène, sur Jupiter que dans le Soleil.

Des chercheurs de l’université de Californie à Santa Cruz (États-Unis) et de l’Observatoire astronomique national du Japon ont peut-être une explication. Jupiter pourrait s’être formée « dans une ombre ». Une région dans laquelle la température aurait été plus froide que celle qui règne du côté de Pluton. Et qui aurait permis à la plus grosse planète de notre Système solaire de construire l’atmosphère que nous lui connaissons aujourd’hui.

Pour comprendre leur raisonnement, il faut préciser qu’à des températures inférieures à -243 °C, les éléments en question — l’azote, l’argon, le krypton et le xénon — apparaissent à l’état solide. Or, pour une planète en formation, il est plus facile d’accréter des solides que des gaz. Ainsi, si Jupiter se trouvait dans un environnement aussi froid — aujourd’hui, elle évolue à quelque -213 °C, une température à laquelle les éléments cités sont bien sous une forme gazeuse –, la planète a pu s’enrichir en ces éléments assez aisément.

Une mission vers Saturne pour le confirmer
Des astronomes avaient déjà suggéré que Jupiter avait pu se former plus loin du Soleil, au-delà même de l’orbite de Neptune et de Pluton, puis migrer vers son orbite actuelle. L’idée était séduisante. Une telle migration après la formation de Jupiter restait toutefois difficile à imaginer.

Aujourd’hui, donc, les chercheurs avancent une autre possibilité. Un amas de poussières situé entre celle qui deviendrait la plus grosse planète de notre Système solaire et le Soleil aurait projeté une ombre et fait baisser la température sur l’orbite de Jupiter. L’idée pourrait être vérifiée en étudiant de plus près l’atmosphère de Saturne. Les astronomes estiment en effet que l’ombre dans laquelle s’est formée Jupiter ne devait pas atteindre la planète aux anneaux. Ainsi son atmosphère ne devrait-elle pas être enrichie en azote, en argon, en krypton et en xénon.

Malheureusement, la mission Cassini qui a rendu récemment visite à Saturne n’a renvoyé que des mesures incertaines. Des mesures qui ne permettent pas de conclure. C’est pourquoi les astronomes espèrent pour bientôt, une mission semblable à la mission Galileo, qui plongerait littéralement dans l’atmosphère de Saturne pour en éclairer la composition.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/jupiter-atmosphere-jupiter-formee-ombre-soleil-92411/