La présence de molécules organiques complexes (COM) dans la phase solide des protoétoiles a été prédite pour la première fois il y a plusieurs décennies à partir d'expériences en laboratoire, et des détections provisoires de ces molécules ont été effectuées par d'autres télescopes spatiaux. Cela inclut le programme Early Release Science Ice Age de Webb, qui a découvert diverses glaces dans les régions les plus sombres et les plus froides d'un nuage moléculaire mesuré à ce jour.

Désormais, grâce à la résolution spectrale et à la sensibilité sans précédent de l'instrument MIRI de Webb, dans le cadre du programme JOYS+ (James Webb Observations of Young ProtoStars), ces COM ont été identifiées individuellement et confirmées comme étant présentes dans les glaces interstellaires. Cela inclut la détection robuste de l'acétaldéhyde, de l'éthanol (ce que nous appelons l'alcool), du formiate de méthyle et probablement de l'acide acétique (l'acide du vinaigre), dans la phase solide.

"Cette découverte contribue à l'une des questions de longue date en astrochimie", a déclaré Will Rocha, chef d'équipe de l'Université de Leiden aux Pays-Bas. "Quelle est l'origine des COM dans l'espace ? Sont-ils produits en phase gazeuse ou dans les glaces ? La détection des COM dans les glaces suggère que les réactions chimiques en phase solide à la surface des grains de poussière froids peuvent former des types complexes de molécules."

Comme plusieurs COM, dont ceux détectés en phase solide dans cette recherche, avaient déjà été détectés en phase gazeuse chaude, on pense désormais qu’ils proviennent de la sublimation des glaces. La sublimation consiste à passer directement d’un solide à un gaz sans devenir liquide. Par conséquent, la détection des COM dans les glaces donne aux astronomes l'espoir de mieux comprendre les origines d'autres molécules encore plus grosses dans l'espace.

Harold Linnartz a dirigé le laboratoire d'astrophysique de Leiden pendant de nombreuses années et a coordonné les mesures des données utilisées dans l'étude publiée dans Astronomy &Astrophysics. . Ewine van Dishoeck de l'Université de Leiden, l'une des coordinatrices du programme JOYS+, a partagé :"Harold était particulièrement heureux que dans les missions COM, le travail en laboratoire puisse jouer un rôle important, car il a fallu beaucoup de temps pour en arriver là."

Les scientifiques souhaitent également explorer dans quelle mesure ces COM sont transportés vers des planètes à des stades beaucoup plus avancés de l’évolution de la protoétoile. Les COM contenus dans les glaces sont transportés plus efficacement vers les disques de formation des planètes que le gaz provenant des nuages. Ces COM glacés peuvent donc être hérités par des comètes et des astéroïdes qui à leur tour peuvent entrer en collision avec des planètes en formation. Dans ce scénario, les COM peuvent être livrés sur ces planètes, fournissant potentiellement les ingrédients nécessaires à l'épanouissement de la vie.

L’équipe scientifique a également détecté des molécules plus simples, notamment du méthane, de l’acide formique (qui rend douloureuse la piqûre des fourmis), du dioxyde de soufre et du formaldéhyde. Le dioxyde de soufre permet notamment à l’équipe d’étudier le bilan de soufre disponible dans les protoétoiles. En outre, il présente un intérêt prébiotique car les recherches existantes suggèrent que les composés contenant du soufre ont joué un rôle important dans les réactions métaboliques sur la Terre primitive. Des ions négatifs ont également été détectés ; ils font partie des sels qui sont cruciaux pour développer davantage de complexité chimique à des températures plus élevées. Cela indique que les glaces peuvent être beaucoup plus complexes et nécessiter des recherches plus approfondies.

Il est particulièrement intéressant de noter que l'une des sources étudiées, IRAS 2A, est caractérisée comme une protoétoile de faible masse. IRAS 2A pourrait donc présenter des similitudes avec les étapes primordiales de notre propre système solaire. Si tel est le cas, les espèces chimiques identifiées dans cette source étaient probablement présentes dans les premiers stades de développement de notre système solaire et ont ensuite été livrées à la Terre primitive.

"Toutes ces molécules peuvent faire partie des comètes et des astéroïdes et éventuellement de nouveaux systèmes planétaires lorsque la matière glacée est transportée vers les disques de formation des planètes à mesure que le système protostellaire évolue", a déclaré van Dishoeck. "Nous sommes impatients de suivre cette étape astrochimique. progressivement avec davantage de données Webb dans les années à venir."

Autres travaux récents de Pooneh Nazari de l'Observatoire de Leiden, publiés sur arXiv serveur de préimpression, suscite également l'espoir des astronomes de trouver plus de complexité dans les glaces, suite aux détections provisoires de cyanure de méthyle et de cyanure d'éthyle à partir des données Webb NIRSpec. Nazari déclare :"Il est impressionnant de voir comment Webb nous permet désormais d'approfondir la chimie de la glace jusqu'au niveau des cyanures, des ingrédients importants dans la chimie prébiotique."