MOLECULES ORGANIQUES DANS L'ESPACE

MOLECULES ORGANIQUES DANS L'ESPACE

Depuis plusieurs décennies, astronomes et astrochimistes scrutent les nuages interstellaires (accumulations de gaz et de poussières dans notre galaxie) à la recherche de molécules organiques, les fondations de la chimie du vivant.

À ce jour, plus de 300 molécules organiques ont été identifiées dans notre galaxie, souvent dans des environnements extrêmes, très éloignés de la Terre.

Parmi les molécules détectées récemment (au début du deuxième millénaire), on peut citer :

Le cyanoallène	Le méthyltriacétylène	Le méthylcyanodiacétylène
CN-CH=C=CH₂

Toutes trois ont été découvertes à environ 400 années-lumière, dans le TMC-1 (Taurus Molecular Cloud), une région riche en composés carbonés et en proto-étoiles.

À 26 000 années-lumière, dans le Sagittarius B2(N), un gigantesque nuage moléculaire proche du centre galactique, les chercheurs ont identifié :

L'acétamide	Le propénal	Le propanal	La cyclopropénone

Le méthanoate d'éthyle	Le butanenitrile	Le cétèneimine

Ces molécules sont insaturées, souvent très réactives, et certaines sont considérées comme prébiotiques, c’est-à-dire qu’elles pourraient jouer un rôle dans l’apparition de la vie.

L’insaturation est un paradoxe apparent ; pourquoi ces molécules, très réactives, ne réagissent-elles pas immédiatement ?

Plusieurs raisons :

· Dans l’espace les rencontres moléculaires sont rares (densité 10² à 10⁶ particules par cm³).

· Les réactions bimoléculaires sont très lentes.

· Dans ces conditions même des espèces instables sur Terre peuvent survivre longtemps dans l’espace.

· Les temps de demi-vie de certaines espèces peuvent aller jusqu’à des milliers d’années.

Remarque : Notons que l’on trouve également des molécules plus simples comme

H₂, CO, H₂O, CH₃OH, NH₃, HCN, HC₃N, Hydrocarbures aromatiques ……..

Comment se forment-elles ?

On distingue trois grands mécanismes de formation :

· Chimie en phase gazeuse :

- Réactions ion-molécule

Ce mode est fréquent car il n’y a pas besoin d’énergie d’activation à basse température

Exemple : H₃⁺+ CO -> HCO⁺ + H₂

Remarque : H₃⁺ est une molécule clé car très réactive, formée par ionisation de H₂ par des rayons cosmiques.

- Réactions neutre-neutre

Elles sont plus rares car elles ont besoin d’énergie d’activation

Elles peuvent se produire à la suite d’un échauffement local (onde de choc ou étoile naissante)

· Chimie de surface :

Les grains de poussière interstellaires jouent un rôle catalytique essentiel. Les différentes étapes de telles réactions chimiques sont les suivantes :

- Accrétion : les atomes et les molécules se déposent sur le grain (H,O,CO).

- Diffusion sur la surface.

- Réactions entre espèces adsorbées (souvent H et d’autres atomes ou molécules).

- Désorption : la molécule est libérée dans le gaz.

Exemple : l’exemple le plus typique est la formation de la molécule H₂.

La désorption se fait soit thermiquement (chauffage par une étoile), soit grâce aux UV, soit grâce à la chaleur libérée par la réaction chimique.

· Photodissociation et recombinaison :

- Les rayons UV ou cosmiques dissocient les molécules.

- Les fragments (radicaux, ions peuvent ensuite se recombiner et former de nouvelles espèces.

Exemple :

Puis

Les molécules complexes comme celles qui ont été citées plus haut se forment par réactions successives sur les grains ou en phase gazeuse avec une accumulation d’étapes de type

ü Ajout de radicaux

ü Condensations (C-C, C-N, etc.)

ü Photoprocédés.

Des molécules surprenantes

Certaines découvertes ont marqué les esprits :

Le glycolaldéhyde,

a été détecté dans Sagittarius B2 à des températures proches du zéro absolu. Cette molécule est souvent considérée comme un ose, mais ce n’est pas le cas, car les oses ont un groupe carbonyle associé à au moins deux groupes hydroxyle.

Cette molécule est intéressante en chimie prébiotique, car on montre que le phosphate de glycolaldéhyde peut conduire, en présence de méthanal à du ribose, un sucre parmi les plus simples découverts par exemple autour de la comète C/2014 Q2.

Le formiate d’éthyle, responsable de la saveur de la framboise et de l’odeur du rhum, a été trouvé dans le même nuage.

Des acides aminés ont été identifiés dans des météorites comme celle de Murchison (voir annexe), suggérant que les ingrédients de la vie peuvent voyager à travers l’espace.

Pourquoi est-ce important ?

Ces découvertes renforcent l’idée que les briques élémentaires de la vie sont répandues dans l’univers. Elles soutiennent l’hypothèse de la panspermie chimique, selon laquelle la vie pourrait avoir été semée sur Terre par des comètes ou des astéroïdes riches en matière organique.

Elles ouvrent aussi la voie à des recherches sur la vie extraterrestre, en identifiant des environnements potentiellement habitables et en guidant les missions spatiales comme James Webb ou OSIRIS-REx.

Annexe

La météorite de Murchison

C’est l'une des météorites les plus célèbres et les plus étudiées au monde, en raison de sa richesse en composés organiques.

Vieille de 4,6 milliards d’années, elle est aussi ancienne que le système solaire.

Fiche d’identité

Lieu de chute : Murchison, Victoria, Australie
Date de chute : 28 septembre 1969
Poids total récupéré : Environ 100 kg
Type : Chondrite carbonée (CM2)

Son contenu organique

· Plus de 70 acides aminés détectés, dont certains non présents naturellement sur Terre.

· Des composés organiques complexes comme des hydrocarbures, des alcools, des acides carboxyliques, des amines, etc.

· En 2020, des chercheurs ont identifié des sucres (ribose) liés à l’ARN, renforçant l’idée que des briques de la vie ont pu venir de l’espace.

· Elle contient des grains pré-solaires (c’est-à-dire plus vieux que le Soleil lui-même), certains âgés de 7 milliards d’années.