D'où proviennent les molécules nécessaires à la vie ? Il se peut que de petites molécules organiques soient d'abord apparues sur terre et ont ensuite été combinées en molécules plus grosses, comme les protéines et les glucides. Mais une deuxième possibilité est qu'ils sont originaires de l'espace, peut-être dans notre système solaire. Une nouvelle étude, publié cette semaine dans le Journal de physique chimique , des éditions AIP, montre qu'un certain nombre de petites molécules organiques peuvent se former par temps froid, environnement semblable à l'espace plein de rayonnement.

Des chercheurs de l'Université de Sherbrooke au Canada ont créé des environnements spatiaux simulés dans lesquels de minces couches de glace contenant du méthane et de l'oxygène sont irradiées par des faisceaux d'électrons. Lorsque des électrons ou d'autres formes de rayonnement frappent les glaces moléculaires, des réactions chimiques se produisent et de nouvelles molécules se forment. Cette étude a utilisé plusieurs techniques avancées, notamment la désorption stimulée par électrons (ESD), Spectroscopie photoélectronique aux rayons X (XPS) et désorption programmée en température (TPD).

Les expériences ont été réalisées sous vide, qui à la fois est nécessaire pour les techniques d'analyse employées et imite la condition de vide poussé de l'espace extra-atmosphérique. Les films congelés contenant du méthane et de l'oxygène utilisés dans ces expériences imitent davantage un environnement semblable à l'espace, puisque divers types de glace (pas seulement de l'eau gelée) se forment autour des grains de poussière dans les nuages ​​moléculaires denses et froids qui existent dans le milieu interstellaire. Ces types d'environnements glacés existent également sur les objets du système solaire, comme les comètes, astéroïdes et lunes.

Toutes ces surfaces glacées dans l'espace sont soumises à de multiples formes de rayonnement, souvent en présence de champs magnétiques, qui accélèrent les particules chargées du vent stellaire (solaire) vers ces objets gelés. Des études antérieures ont étudié les réactions chimiques qui pourraient se produire dans les environnements spatiaux par l'utilisation d'ultraviolets ou d'autres types de rayonnement, mais il s'agit d'un premier aperçu détaillé du rôle des électrons secondaires.

De grandes quantités d'électrons secondaires sont produites lorsqu'un rayonnement à haute énergie, tels que les rayons X ou les particules lourdes, interagir avec la matière. Ces électrons, également connu sous le nom d'électrons de basse énergie, ou LEES, sont encore assez énergétiques pour induire une chimie supplémentaire. Les travaux rapportés cette semaine ont enquêté sur les LEE interagissant avec des films glacés. Des études antérieures de ce groupe considéraient les produits de réaction chargés positivement éjectés des glaces irradiées par les LEE, tandis que les travaux rapportés cette semaine ont étendu l'étude pour inclure les ions négatifs éjectés et de nouvelles molécules qui se forment mais restent incrustées dans le film.

Le groupe de recherche a découvert qu'une variété de petites molécules organiques étaient produites dans des films glacés soumis aux LEE. Propylène, l'éthane et l'acétylène se sont tous formés dans des films de méthane congelé. Lorsqu'un mélange congelé de méthane et d'oxygène a été irradié avec des LEE, ils ont trouvé des preuves directes de la formation d'éthanol.

Preuve indirecte de nombreuses autres petites molécules organiques, dont le méthanol, l'acide acétique et le formaldéhyde ont été trouvés. En outre, les rayons X et les LEE ont produit des résultats similaires, bien qu'à des taux différents. Ainsi, il est possible que les éléments constitutifs de la vie aient été fabriqués par des réactions chimiques induites par des électrons secondaires sur des surfaces glacées dans l'espace exposées à toute forme de rayonnement ionisant.