Méthanol, un élément clé pour les composés organiques complexes qui composent la vie, a été détecté pour la première fois dans le disque protoplanétaire d'un jeune, étoile lointaine. Cette découverte pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre la chimie se produisant lors de la formation d'une planète qui pourrait finalement conduire à l'émergence de la vie.

Les scientifiques ont fait la découverte de méthanol autour de TW Hydrae, une étoile d'environ 80 pour cent de la masse de notre soleil et d'environ 5 à 10 millions d'années. Il représente une version plus jeune de ce à quoi notre système solaire a pu ressembler lors de sa formation il y a plus de 4 milliards d'années. A environ 170 années-lumière, TW Hydrae possède le disque protoplanétaire le plus proche de la Terre.

Le méthanol semble être situé dans un anneau culminant à 30 unités astronomiques de l'étoile. (Une unité astronomique, ou AU, est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, ou environ 93 millions de miles.)

Ce gaz de méthanol provenait probablement de la glace de méthanol située un peu plus loin de l'étoile. Les scientifiques ont détaillé leurs découvertes dans le document, "Première détection de méthanol en phase gazeuse dans un disque protoplanétaire, " a publié le journal Lettres de revues astrophysiques .

"Le méthanol est une molécule importante car il a été démontré dans des expériences de laboratoire sur la glace qu'il est une matière première de molécules plus grosses et plus complexes, " a déclaré l'auteur principal de l'étude Catherine Walsh, astrochimiste à l'Université de Leeds en Angleterre. "La détection réussie du méthanol dans un disque protoplanétaire fournit des preuves convaincantes que des molécules plus grosses sont également présentes."

Pour analyser TW Hydrae, les scientifiques ont utilisé l'Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) au Chili, l'observatoire le plus puissant à ce jour pour analyser la chimie des disques protoplanétaires proches. ALMA peut également cartographier l'emplacement de la poussière froide et du gaz dans ces disques avec une résolution sans précédent. Par exemple, il a récemment détecté des lacunes dans ces disques potentiellement sculptés par des planètes naissantes.

On pense que le méthanol dans les disques protoplanétaires commence d'abord sous forme de glace, se formant par des réactions chimiques à la surface des grains de poussière. La formation de méthanol est un processus qui libère de la chaleur, et les grains de poussière aident à absorber cet excès d'énergie pour stabiliser les molécules de méthanol nouvellement fabriquées, dit Walsh. Les surfaces des grains de poussière peuvent également catalyser la formation de méthanol, réduisant la quantité d'énergie dont ces molécules ont besoin pour se former.

Si la glace de méthanol dans un disque protoplanétaire se rapproche de son étoile, la molécule volatile peut être excitée par le rayonnement solaire et devenir un gaz. Ce gaz est ce que les chercheurs ont maintenant détecté.

Les chercheurs suggèrent que les grains de poussière jusqu'à un millimètre de large qui sont chargés de glace de méthanol se trouvent à moins de 50 UA de TW Hydrae. Au fur et à mesure que les grains de poussière grossissent, ils atteignent une taille où ils subissent la traînée du gaz environnant. Cette traînée ralentit les grains de poussière, et ils se dirigent vers l'étoile, dit Walsh.

Une fois que la glace au méthanol se rapproche de TW Hydrae, il devient du méthanol gazeux, mais les chercheurs ne pensent pas que cela se produise parce que la glace se réchauffe, comme le suggéraient des recherches antérieures. Au lieu, ils suggèrent que d'autres mécanismes sont responsables, comme les rayons ultraviolets de l'étoile. Cette découverte pourrait modifier la façon dont les scientifiques modélisent l'évolution des disques protoplanétaires à l'avenir.

Le méthanol est l'un des plus grands composés organiques complexes détectés dans les disques protoplanétaires à ce jour. De plus, c'est la première molécule organique du disque protoplanétaire ayant une origine sans ambiguïté sous forme de glace.

Comme Walsh l'a noté, le méthanol peut servir de bloc de construction de molécules organiques plus grosses. La mesure des niveaux de méthanol pourrait, en principe, faire la lumière sur les quantités d'autres composés organiques qui peuvent exister au sein de la glace, matériau formant des comètes en orbite autour d'étoiles, dit Walsh. Ces molécules organiques complexes ont peut-être aidé la vie à émerger sur Terre.

"Il a été suggéré que les comètes ont contribué en partie, sinon tout, de la matière première organique à la jeune Terre nécessaire pour initier ou conduire la vie, " a déclaré Walsh. " La présence de comètes riches en matières organiques dans d'autres disques suggère que les ingrédients de base pour initier ou conduire la vie sont également présents dans ces disques. "

Il y a un certain nombre de mystères qui restent non résolus dans ces nouvelles découvertes. Par exemple, les niveaux de méthanol gazeux observés sont, de façon inattendue, aussi peu que 100 fois moins que prévu à partir des modèles récents de la chimie des disques protoplanétaires. Une possibilité est que les modèles surestiment le taux auquel la glace de méthanol libère du gaz méthanol, dit Walsh. Une autre possibilité est que ces modèles sous-estiment la quantité de rayonnement stellaire et d'autres facteurs détruisant les molécules de méthanol, elle a dit.

Le méthanol gazeux « se trouve également dans une région différente du disque par rapport à ce qui était prédit dans les modèles précédents, qui reste une énigme, " Walsh a déclaré. "Nous travaillons dur pour essayer de comprendre ce puzzle, et de nouvelles données d'ALMA, qui sera disponible en 2017, nous aidera à le faire."

Future research will also hunt for methanol in other nearby protoplanetary disks, and for larger organic molecules in all these disks, Walsh said.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation du magazine Astrobiology de la NASA. Explorez la Terre et au-delà sur www.astrobio.net .