JWST repère une molécule ionisée qui pourrait être impliquée dans l'émergence de la vie – Physics World

Pour la première fois, des astronomes ont observé la signature de cations méthyle dans un disque de formation planétaire. À l'aide du télescope spatial James Webb (JWST), une équipe dirigée par Olivier Berné à l'Université de Toulouse a montré que les cations méthyle - un précurseur important de la chimie organique complexe - se forment dans le rayonnement ultraviolet intense émis par les jeunes étoiles massives à proximité.

Dans les années 1970, les astronomes ont proposé pour la première fois que la molécule de cation méthyle (CH₃⁺) pourrait être un déclencheur clé de la chimie organique complexe dans l'espace - un processus qui pourrait éventuellement conduire à l'émergence de la vie. Preuve de CH₃⁺ dans l'espace pourrait indiquer la présence de molécules plus grosses - mais jusqu'à présent, une combinaison de facteurs a signifié que CH₃⁺ n'avait pas été observée en dehors du système solaire.

Le principal défi auquel sont confrontés ceux qui tentent d'observer l'ion est que CH₃⁺ n'a pas de moment dipolaire permanent qui le rend invisible aux radiotélescopes. Alternativement, l'ion peut être identifié à partir des raies spectroscopiques qu'il imprime sur le rayonnement infrarouge. Cependant, ces longueurs d'onde sont fortement absorbées ou diffusées par l'atmosphère terrestre, ce qui les rend pratiquement impossibles à voir depuis le sol.

Jeune naine rouge

Depuis son orbite au-dessus de la Terre, le JWST a maintenant détecté cette signature spectroscopique dans un système appelé d203-506, situé à 1350 années-lumière dans la nébuleuse d'Orion. Le système comprend une jeune étoile naine rouge entourée d'un disque planétaire.

Parce que CH₃⁺  avait été si insaisissable, l'équipe de Berné a eu du mal à identifier la signature, mais l'équipe l'a finalement identifiée comme la toute première détection de CH interstellaire₃⁺. "Notre découverte n'a été rendue possible que parce que des astronomes, des modélisateurs et des spectroscopistes de laboratoire ont uni leurs forces pour comprendre les caractéristiques uniques observées par James Webb", explique un membre de l'équipe. Marie-Aline Martin Drumel à l'Université Paris-Saclay.

Le résultat est d'autant plus fascinant que la nébuleuse d'Orion est peuplée d'étoiles jeunes et massives, qui baignent d203-506 dans un intense rayonnement ultraviolet. Sur la base des signatures chimiques trouvées dans les météorites, les astronomes croient maintenant largement que les systèmes planétaires comme le système solaire ont été autrefois bombardés avec des niveaux de rayonnement similaires. Ce rayonnement peut provenir d'étoiles massives, comme celles qui se sont formées à partir du même nuage de matière qui a créé le Soleil. Ces énormes étoiles se sont ensuite éteintes après seulement quelques millions d'années.

Rayonnement destructeur

Bien que le rayonnement ultraviolet intense soit destructeur pour les molécules organiques complexes, ces derniers résultats suggèrent qu'il pourrait fournir l'énergie nécessaire pour ioniser le méthane, déclenchant la production de CH₃⁺. Une autre découverte intéressante était le manque d'eau détecté dans d203-506 - qui pourrait également être lié à des niveaux élevés de rayonnement ultraviolet.

"Cela montre clairement que le rayonnement ultraviolet peut complètement changer la chimie d'un disque proto-planétaire", explique Berné. "Il pourrait en fait jouer un rôle essentiel dans les premiers stades chimiques des origines de la vie en aidant à produire du CH₃⁺ – quelque chose qui a peut-être été sous-estimé auparavant.

Ce processus pourrait permettre à des molécules plus complexes d'émerger plus tard, une fois que les étoiles massives auront brûlé. À ce stade, les ions pourraient éventuellement continuer à former des acides aminés, des nucléotides et d'autres éléments moléculaires clés de la vie.

Au total, le résultat est une étape clé dans notre compréhension de la chimie des systèmes stellaires émergents. « Cette détection de CH₃⁺ valide non seulement l'incroyable sensibilité du [JWST], mais confirme également l'importance centrale postulée du CH₃⁺ dans la chimie interstellaire », explique Martin-Drumel. Alors que JWST poursuit son exploration du ciel, l'équipe espère que son résultat ne sera que le début d'une nouvelle vague de découvertes similaires.

La recherche est décrite dans Nature.

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• La source: https://physicsworld.com/a/jwst-spots-ionized-molecule-that-could-be-involved-in-the-emergence-of-life/