Cassini capture la plus grande lune de Saturne, Titan. Crédit :NASA/JPL-Caltech/SSI
Lacs et mers de méthane liquide, pluie de nuages d'hydrocarbures, et des preuves de cyanure d'hydrogène toxique dans l'atmosphère de Titan ne sont que quelques-unes des découvertes faites par la sonde Cassini sur la plus grande lune de Saturne.
La sonde spatiale a maintenant effectué son dernier passage de Titan alors qu'elle se dirige vers son grand plongeon final dans la planète aux anneaux plus tard cette semaine.
Surnommé le "baiser d'adieu" de Cassini par la NASA, Titan a fait l'objet d'un examen minutieux par la sonde, avec 127 survols au cours de sa mission de 13 ans explorant le système planétaire.
L'un des plus grands exploits de Cassini est sa contribution à démêler la chimie compliquée de Titan, sans aucun doute l'un des objets les plus chimiquement diversifiés de notre système solaire.
Nous savons depuis un certain temps que la combinaison des rayons ultraviolets du Soleil et du bombardement de particules a altéré l'atmosphère principalement d'azote et de méthane au fil du temps.
Cette chimie a soutenu une épaisse, couche de smog orange entourant tout le corps, enveloppant les océans et le paysage de Titan avant l'arrivée de Cassini.
Sonder Titan
Avec la boîte à outils d'instruments de détection avancés de Cassini - combinée à l'échantillonnage atmosphérique par la sonde Huygens lors de sa descente à la surface en 2005 - la mission a développé une image complète de la chimie de Titan.
Le disque orange trouble de la lune Titan de Saturne. Crédit :NASA/JPL/Space Science Institute
Curieusement, en plus des centaines de molécules comptabilisées, les modèles chimiques développés ici sur Terre incorporant les données de Cassini prédisent l'existence de matériaux encore plus complexes.
D'importance potentielle pour la biochimie, ces molécules ont échappé à l'observation au cours de la mission Cassini relativement courte, être soit hors de vue, soit présent à des niveaux inférieurs aux limites de détection de l'équipement.
Même si elles ne se sont formées qu'en petites quantités dans l'atmosphère, il est plausible que ces espèces porteuses de vie se soient accumulées à la surface au cours de l'histoire de Titan. Alors, quels sont ces produits chimiques et comment se forment-ils ?
Neige cyanurée
Contrairement à la Terre, les atomes d'oxygène sont plutôt rares dans l'atmosphère de Titan. L'eau est emprisonnée sous forme de glace de surface et il ne semble pas y avoir de sources abondantes de gaz O₂.
A la place de l'oxygène, nous voyons l'azote jouer un rôle plus important dans la chimie atmosphérique de Titan.
Ici, les produits courants des réactions d'azote sont la famille de composés cyanure, dont le cyanure d'hydrogène (HCN) est le plus simple et le plus abondant.
Au fur et à mesure que le nombre de molécules de cyanure augmente, à des altitudes plus froides, ils forment des couches nuageuses de gros polymères souples (tholins) et d'aérosols glacés naissants.
Au fur et à mesure que les aérosols descendent à la surface, des coquilles de méthane et de glace d'éthane forment d'autres couches à l'extérieur. Cela agit pour protéger la matière organique interne lors de sa descente à la surface avant d'être dispersée dans les lacs et les mers d'hydrocarbures.
Étonnamment, ce sont ces composés de cyanure, produits chimiques étroitement associés à la toxicité et à la mort des formes de vie terrestres, qui peuvent en fait fournir des pistes pour la formation de biomolécules porteuses de vie dans des environnements spatiaux.
Certaines simulations prédisent que les cyanures piégés dans les glaces et exposés au rayonnement spatial peuvent conduire à la synthèse d'acides aminés et de structures de bases nucléiques de l'ADN – les éléments constitutifs de la vie sur Terre.
Excité par ces prédictions et leurs implications pour l'astrobiologie, les chimistes se sont empressés d'explorer ces réactions en laboratoire.
Cette image composite montre une vue infrarouge de la lune Titan de Saturne depuis le survol de Cassini en novembre 2015. Les longueurs d'onde du proche infrarouge de cette image permettent à la vision de Cassini de pénétrer la brume et de révéler la surface de la lune. Crédit :NASA/JPL/University of Arizona/University of Idaho
Expériences synchrotron :Titan-in-a-can
Nos contributions à l'astrochimie se sont concentrées sur la simulation de l'atmosphère de Titan et de sa brume de cyanure.
Avec une cellule à gaz spécialisée installée au synchrotron australien, nous sommes capables de reproduire les températures froides associées aux couches nuageuses de Titan.
En injectant des cyanures (la variété la plus conviviale) dans notre cellule, nous pouvons déterminer la taille, structure et densité des aérosols Titan au fur et à mesure de leur croissance; sondage avec la lumière infrarouge de l'installation.
Ces résultats nous ont fourni une liste de signatures pour lesquelles nous pouvons localiser des aérosols de cyanure en utilisant l'astronomie infrarouge.
La prochaine étape sera d'ensemencer ces aérosols avec des espèces organiques pour déterminer s'ils peuvent être identifiés dans des atmosphères extraterrestres.
Vue de Cassini sur les hautes latitudes nord de Titan en mai 2012, les lacs de gauche sont remplis d'hydrocarbures liquides tandis que ceux en haut à droite ne sont que partiellement remplis, ou représentent un sol saturé ou une vasière. Crédit :NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell
Peut-être que ces signaux serviront de phare pour de futures explorations conçues pour rechercher des matières organiques complexes dans des emplacements spatiaux plus éloignés – potentiellement même sur les exoplanètes « Terre géante » dans des systèmes stellaires éloignés.
La vie hors de la Terre
L'espace nous offre une perspective unique pour remonter les pages de la chimie. Parmi les planètes, les lunes et les étoiles - et le pas tout à fait vide entre - nous pouvons étudier les réactions initiales qui auraient déclenché la chimie ici sur Terre.
En utilisant des télescopes toujours plus sensibles et des engins spatiaux avancés, nous avons découvert des pépinières chimiques - des poches de gaz et de glace exercées par des radiations spatiales sévères - dans notre système solaire et au-delà.
Si froid, objets glacés comme Titan, les lunes de Jupiter, Objets transneptuniens (tels que Pluton et d'autres corps mineurs dans la ceinture de Kuiper et au-delà), ainsi que des particules de poussières interstellaires microscopiques, tous génèrent des molécules organiques d'ordre supérieur à partir d'ingrédients chimiques simples.
Pour autant que nous sachions, le manque de chaleur et d'eau liquide empêche la vie d'exister dans ces mondes.
La vue spectrale de Cassini du vortex polaire sud montre une signature de molécules de cyanure d'hydrogène (HCN) congelées. Crédit :NASA/JPL-Caltech/ASI/University of Arizona/SSI/Leiden Observatory et SRON
Cependant, nous pouvons chercher des indices concernant les origines de la vie sur une Terre primitive. Des produits chimiques porteurs de vie ont-ils été livrés par impact de comète, ou fabriqué en interne près des premiers rivages de l'océan ou des volcans des grands fonds ? L'observation de la chimie des objets distants pourrait un jour apporter des réponses.
Ces incursions dans notre histoire chimique ont été rendues possibles par les mesures importantes que nous avons prises dans notre exploration de l'espace, notamment, comme exemple éclatant, le succès retentissant de l'exploration de Titan par Cassini.
Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original. 
