électrons de basse énergie, créé dans la matière par le rayonnement spatial (par exemple, rayons cosmiques galactiques, GCR, etc.), peut induire la formation de glycine (2HN-CH2-COOH) dans les glaces moléculaires astrophysiques; ici, des grains glacés de poussière interstellaire (ou de glace sur les satellites planétaires) sont simulés par l'ammoniac, méthane et dioxyde de carbone condensés à 20 K sur Pt en UHV, et irradié par 0-70 eV LEE. CRÉDIT :Image du domaine public de la NASA, Hubble, STScI. Région de formation d'étoiles (piliers de la création) dans la nébuleuse de l'Aigle. Crédit :Institut américain de physique (AIP)
Dans une expérience de laboratoire qui imite les conditions astrophysiques, avec des températures cryogéniques sous ultravide, les scientifiques ont utilisé un canon à électrons pour irradier de fines plaques de glace recouvertes de molécules basiques de méthane, ammoniac et dioxyde de carbone. Ces molécules simples sont les ingrédients des éléments constitutifs de la vie. L'expérience a testé comment la combinaison d'électrons et de matière basique conduit à des formes de biomolécules plus complexes - et peut-être éventuellement à des formes de vie.
"Vous avez juste besoin de la bonne combinaison d'ingrédients, ", a déclaré l'auteur Michael Huels. "Ces molécules peuvent se combiner, ils peuvent réagir chimiquement, dans les bonnes conditions, pour former des molécules plus grosses qui donnent ensuite naissance aux biomolécules plus grosses que nous voyons dans les cellules comme des composants de protéines, ARN ou ADN, ou des phospholipides."
Les bonnes conditions, dans l'espace, inclure les rayonnements ionisants. Dans l'espace, les molécules sont exposées aux rayons UV et aux rayonnements à haute énergie, y compris les rayons X, rayons gamma, particules de vent stellaire et solaire et rayons cosmiques. Ils sont également exposés à des électrons de faible énergie, ou LEE, produit comme un produit secondaire de la collision entre le rayonnement et la matière. Les auteurs ont examiné les LEE pour une compréhension plus nuancée de la façon dont des molécules complexes pourraient se former.
Dans leur papier, publié dans le Journal de physique chimique , les auteurs ont exposé de la glace multicouche composée de dioxyde de carbone, du méthane et de l'ammoniac aux LEE, puis a utilisé un type de spectrométrie de masse appelée désorption programmée en température (TPD) pour caractériser les molécules créées par les LEE.
En 2017, en utilisant une méthode similaire, ces chercheurs ont pu créer de l'éthanol, une molécule non essentielle, à partir de deux ingrédients seulement :le méthane et l'oxygène. Mais ce sont des molécules simples, pas aussi complexe que les molécules plus grosses qui sont la substance de la vie. Cette nouvelle expérience a donné une molécule plus complexe, et est indispensable à la vie terrestre :la glycine.
La glycine est un acide aminé, fait d'hydrogène, carbone, l'azote et l'oxygène. Montrer que les LEE peuvent convertir des molécules simples en des formes plus complexes illustre comment les éléments constitutifs de la vie ont pu se former dans l'espace puis arriver sur Terre à partir de matériaux livrés via un impact de comète ou de météorite.
Dans leur expérience, pour chaque 260 électrons d'exposition, une molécule de glycine s'est formée. Cherchant à savoir dans quelle mesure ce taux de formation était réaliste dans l'espace, pas seulement en laboratoire, les chercheurs ont extrapolé pour déterminer la probabilité qu'une molécule de dioxyde de carbone rencontre à la fois une molécule de méthane et une molécule d'ammoniac et la quantité de rayonnement qu'elles, ensemble, pourrait rencontrer.
"Vous devez vous souvenir - dans l'espace, il y a beaucoup de temps, " Huels a déclaré. " L'idée était d'avoir une idée de la probabilité :est-ce un rendement réaliste, ou est-ce une quantité complètement folle, si bas ou si haut que cela n'a pas de sens ? Et nous constatons qu'il est en fait assez réaliste pour un taux de formation de glycine ou de biomolécules similaires."
