La comète Chury révèle une surprenante complexité chimique

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Les données de la comète Chury, recueillies lors de son passage au point le plus

Les données de la comète Chury, recueillies lors de son passage au point le plus proche du Soleil de son orbite, montrent un grand nombre de molécules inattendues sublimées par les particules de poussière éjectées. En moyenne, cette matière organique complexe est similaire à celle des météorites et de la pluie d’anneaux de Saturne, ce qui suggère une origine präsolaire commune. Université de Berne

Des chercheurs sous la direction de l’Université de Berne ont pu identifier pour la première fois une richesse inattendue de molécules organiques complexes chez une comète. Ils y sont parvenus grâce à l’analyse de données collectées lors de la mission Rosetta de l’ESA sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, ou Chury. De telles matières organiques, qui sont également arrivées sur la Terre primitive suite à l’impact d’une comète, pourraient avoir contribué à l’amorce de la vie à base de carbone telle que nous la connaissons.

Les comètes sont des fossiles issus de la préhistoire et des profondeurs de notre système solaire et sont les vestiges de la formation du soleil, des planètes et des lunes. Une équipe dirigée par la chimiste Dr Nora Hänni de l’Institut de physique de l’Université de Berne, département de recherche spatiale et de planétologie, a réussi à identifier pour la première fois toute une série de molécules organiques complexes dans une comète. C’est ce que rapportent les chercheurs dans une étude publiée fin juin dans la célèbre revue spécialisée Nature Communications.

Une analyse plus précise grâce au spectromètre de masse bernois

Au milieu des années 1980, les grandes agences spatiales ont envoyé une flotte d’engins spatiaux pour survoler la comète de Halley. A bord se trouvaient plusieurs spectromètres de masse qui étudiaient la composition chimique aussi bien de la coma cométaire - la fine atmosphère qui se forme par sublimation de la glace cométaire à proximité du soleil - que des particules de poussière. Cependant, les données recueillies par ces instruments n’avaient pas la résolution nécessaire pour permettre une détermination claire de la composition de la comète.

Plus de 30 ans plus tard, le spectromètre de masse à haute résolution ROSINA, un instrument dirigé par l’Université de Berne à bord de la sonde 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 aujourd’hui aux chercheurs de faire la lumière, pour la première fois, sur l’équilibre 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 glace sublimante de la comète a créé une ’coulée’ qui a entraîné des particules de poussière. Les particules éjectées ont été chauffées par le rayonnement solaire à des températures supérieures à celles qui règnent typiquement à la surface de la comète. Des molécules plus grandes et plus lourdes sont ainsi entrées dans la phase gazeuse et ont pu être mesurées par le spectromètre de masse à haute résolution ROSINA-DFMS (Rosetta Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis-Double Focusing Mass Spectrometer). L’astrophysicienne Prof. em Dr Kathrin Altwegg, principale responsable de l’instrument ROSINA et co-auteur de la nouvelle étude, explique : ’En raison des conditions extrêmement poussiéreuses, la sonde spatiale a dû se retirer à une distance sûre d’un peu plus de 200 km au-dessus de la surface de la comète afin que les instruments puissent travailler dans des conditions stables.’ C’est ainsi qu’il a été possible de détecter des particules composées de plus d’une poignée d’atomes, qui étaient auparavant restées cachées dans la poussière de la comète.

L’interprétation des données complexes de ROSINA est un défi. L’équipe de recherche bernoise a toutefois réussi à identifier une série de molécules organiques complexes qui n’avaient encore jamais été détectées dans une comète. Nous avons par exemple trouvé du naphtalène, responsable de l’odeur caractéristique des boules de mites. Nous avons également trouvé de l’acide benzoïque, un composant naturel de l’encens. Et nous avons identifié le benzaldéhyde, largement utilisé pour donner un arôme d’amande aux aliments, ainsi que de nombreuses autres molécules’, explique la chimiste de l’équipe ROSINA Nora Hänni. Ces substances organiques complexes rendraient apparemment l’odeur du chury encore plus variée que ce que l’on pensait jusqu’à présent, mais aussi plus agréable, selon Hänni (voir aussi les ).

Outre les molécules odorantes, de nombreuses molécules ayant une fonctionnalité dite prébiotique ont été identifiées dans le ménage organique de Chury (par exemple le formamide). Ces composés sont des intermédiaires importants dans la synthèse de biomolécules (par exemple les sucres ou les acides aminés). Il semble donc probable que les comètes qui s’écrasent - en tant que fournisseurs essentiels de matière organique - aient également contribué à l’apparition de la vie à base de carbone sur Terre", explique Hänni.

Des 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 des molécules organiques complexes présentes dans la comète Chury, afin de pouvoir la replacer dans le contexte plus large du système solaire. Des paramètres tels que la formule brute moyenne de cette matière organique ou la géométrie moyenne de liaison des atomes de carbone qu’elle contient sont importants pour divers domaines scientifiques, de l’astronomie à la recherche sur le système solaire.

Il s’est avéré que l’équilibre organique complexe de Chury est en moyenne identique à la partie soluble de la matière organique des météorites", explique Hänni avant d’ajouter : oeIl y a également de fortes similitudes - en dehors de la quantité relative d’atomes d’hydrogène - avec la matière organique qui pleut sur Saturne depuis son anneau le plus interne, comme cela a été détecté par le spectromètre de masse INMS à bord de la sonde spatiale Cassini de la NASA’, explique Hänni.

’Non seulement nous trouvons des similitudes avec les 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’, explique Susanne Wampfler, astrophysicienne au Center for Space and Habitability (CSH) de l’Université de Berne et co-auteur de la publication. Nos résultats sont cohérents avec le scénario d’une origine présolaire commune des différents réservoirs organiques du système solaire et confirment que les comètes contiennent effectivement des matériaux datant de bien avant la formation de notre système solaire’, conclut Wampfler.


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