Dans l’imaginaire commun, l’espace entre les étoiles est surtout plein de vide. Pas de planètes, peu d’astéroïdes, et des distances si colossales qu’elles sont difficiles à appréhender pour le commun des mortels. Et pourtant, c’est dans ce milieu dit interstellaire que se cachent de nombreux éléments, à commencer par des molécules organiques.
On ne parle pas ici de traces de vie. Il s’agit cependant d’ensembles composés de carbone, un élément essentiel à l’existence, que l’on peut identifier dans ces milieux inhospitaliers. Une étude de chercheurs de l’Université du Colorado Boulder parue dans le Journal of the American Chemical Society s’intéresse à ces molécules appelées fullerènes.
À la recherche de la « buckyballe »
Il s’agit d’une structure particulière du carbone prenant la forme caractéristique d’un ballon de foot microscopique dans lequel des atomes s’agrègent en un réseau sphérique, en alvéole. Le plus commun des fullerènes de ce type est surnommé buckyballe, en hommage à Richard Buckminster Fuller, l’architecte inventeur du dôme géodésique (le même que l’on peut trouver à la Géode, à Paris).
On trouve aussi des appellations telles que Buckminsterfullerène, ou même footballène, mais toutes représentent la même structure dont le nom un peu plus scientifique est C60, car il y a 60 atomes de carbone.
Mais retournons dans l’espace : les buckyballes sont fréquemment détectées, mais comme le précise un des auteurs, Jordy Bouwman, dans le communiqué qui accompagne leur étude : « Nous sommes tous faits de carbone, donc c’est très important de savoir comment ce carbone dans l’univers est transformé durant son trajet pour être incorporé à des systèmes planétaires comme notre Système solaire. »
C’est pourquoi l’équipe a voulu recréer dans un laboratoire les conditions du vide spatial pour comprendre quelle chimie opère dans cet environnement, et comment ces atomes se lient de cette manière.
Ils ont découvert que ces buckyballes sont liées à un autre type de molécule : les HAP. En version longue, ce sont des hydrocarbures aromatiques polycycliques, des molécules toxiques formées sur Terre lors de la combustion du pétrole ou du charbon, par exemple. Mais dans l’espace, elles joueraient un tout autre rôle et formeraient au moins une partie de la poussière interstellaire.
Une transformation moléculaire jamais vue
Les HAP présents dans l’espace prennent une forme alvéolée, et les chercheurs les ont bombardés avec des radiations similaires à celles que l’on peut trouver dans le milieu interstellaire. Ce choc les a transformés en molécules organiques chargées, leur a fait perdre quelques atomes d’hydrogène et; surtout, elles se sont complètement réarrangées, un peu à la manière d’une construction en Lego qui prendrait une autre apparence.
Dans leur nouvelle forme, les HAP avaient alors presque tout d’une buckyballe ! Cela a surpris les chercheurs : jamais cette transformation n’avait été observée auparavant. Mais il reste un chaînon manquant parce que les buckyballes sont bien composées de plusieurs hexagones et pentagones, comme ces nouvelles molécules, sauf qu’elles sont « fermées » en forme sphérique, ce qui n’était pas le cas ici.
La prochaine étape serait donc de savoir si ces molécules mélangeant des hexagones et des pentagones pouvaient également être trouvées dans l’espace. Si oui, elles seraient un indice précieux pour comprendre toute la chimie complexe qui se déroule dans le milieu interstellaire.
Et justement, une bonne nouvelle : le télescope spatial James Webb serait capable de repérer les signatures de ces molécules. Après les expériences sur Terre, l’équipe pourrait donc aller vérifier directement dans l’espace si leur théorie peut être vérifiée.
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