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Alors que le vaisseau spatial Cassini volait vers Saturne, les chimistes sur Terre ont produit une pollution plastique comme celle-ci qui pleuvait dans l'atmosphère de la lune de Saturne, Titan.
Les scientifiques soupçonnent que des solides organiques tombent du ciel de Titan depuis des milliards d'années et pourraient être des composés qui préparent le terrain pour la prochaine étape chimique vers la vie. Ils collaborent à des expériences de laboratoire de l'Université de l'Arizona qui aideront les scientifiques de Cassini à interpréter les données de Titan et à planifier une future mission qui déploierait un laboratoire de chimie organique à la surface de Titan.
Les chimistes du laboratoire de Mark A. Smith à l'Université de l'Arizona créent des composés comme ceux qui se condensent du ciel de Titan en bombardant un analogue de l'atmosphère de Titan avec des électrons. Cela produit des «tholins»? des polymères organiques (plastiques) trouvés dans la haute atmosphère d'azote-méthane de Titan. Les tholins de Titan sont créés par la lumière ultraviolette et les électrons sortant du champ magnétique de Saturne.
Les tholines doivent se dissoudre pour produire des acides aminés qui sont les éléments de base de la vie. Mais les chimistes savent que les tholins ne se dissoudront pas dans les lacs ou les océans d'éthane / méthane de Titan.
Cependant, ils se dissolvent facilement dans l'eau ou l'ammoniac. Et des expériences réalisées il y a 20 ans montrent que la dissolution des tholines dans l'eau liquide produit des acides aminés. Donc, étant donné l'eau liquide, il peut y avoir des acides aminés dans la version Titan de la soupe primordiale.
L'oxygène est l'autre essentiel à la vie sur Terre. Mais il n'y a presque pas d'oxygène dans l'atmosphère de Titan.
L'année dernière, cependant, Caitlin Griffith, du laboratoire lunaire et planétaire de l'UA, a découvert de la glace d'eau à la surface de Titan. (Voir Titan révèle une surface dominée par un substrat rocheux glacé.) Le planétologue de l'UA Jonathan Lunine et d'autres théorisent que lorsque des volcans éclatent sur Titan, une partie de cette glace pourrait fondre et couler à travers le paysage. Des flux similaires pourraient se produire lorsque des comètes et des astéroïdes percuteraient Titan.
Mieux encore, l’eau de Titan peut ne pas geler immédiatement car elle est probablement chargée d’ammoniac (antigel) pour rester liquide pendant environ 1 000 ans, ont noté Smith et Lunine dans un document de recherche publié dans le numéro de novembre dernier de «Astrobiologie».
Ainsi, bien que Titan soit extrêmement froid - environ 94 degrés Kelvin (moins 180 degrés Celsius ou moins 300 degrés Fahrenheit) - l'eau peut brièvement traverser la surface, fournissant de l'oxygène et un milieu pour la chimie, concluent-ils.
Pour mieux comprendre comment tout cela pourrait fonctionner ensemble, le groupe de Smith génère des tholines en laboratoire, analyse leurs propriétés spectroscopiques et essaie de comprendre leur chimie.
«Nous essayons d'apprendre comment les composés réagiront avec l'eau en fusion à la surface de Titan, quels composés ils fabriqueront et, par conséquent, ce que nous devrions vraiment rechercher», a expliqué Smith. «Nous ne recherchons pas seulement du plastique atmosphérique à la surface, mais le résultat d'un apport de temps et d'énergie sur des milliards d'années.
«Nous voulons savoir quelles sortes de molécules ont évolué et si elles ont évolué le long de voies qui pourraient donner un aperçu de la façon dont les molécules biologiques se sont développées sur la Terre primordiale ,? il a dit.
Mark A. Smith, professeur et chef du département de chimie de l'UA
"Une partie de ce que nous avons appris jusqu'à présent dans nos expériences est que ces matériaux sont des mélanges grossiers de molécules incroyablement complexes," Ajouta Smith. «Carl Sagan a passé les 10 dernières années de sa vie à étudier ces composés dans des expériences comme la nôtre. Ce que nous avons trouvé complète son travail. Nous voyons les mêmes signatures spectroscopiques. »
Mais le groupe de Smith a également découvert qu'il existe un composant de ces molécules qui est très réactif et pourrait facilement, dans un délai raisonnable, réagir à la surface de Titan pour donner des composés oxygénés.
"Et c'est ce que nous commençons à peine à démêler maintenant?" Dit Smith.
«Notre travail deviendra beaucoup plus intéressant cet automne, dans nos expériences à la source de lumière avancée du Lawrence Berkeley Lab», a-t-il ajouté. "Nous allons utiliser un synchrotron pour créer des tholines photochimiquement, en utilisant des photons très énergétiques pour briser ce gaz Titan par rayonnement ultraviolet sous vide."
Le rayonnement ultraviolet sous vide frappe les molécules d’azote et de méthane dans la haute atmosphère de Titan et les fait exploser. Les scientifiques ne savent pas si cela produit les mêmes types de polymères qui se forment à partir d'une décharge électrique.
«Lorsque vous pouvez fissurer des molécules d'azote et de méthane avec de la lumière, vous pouvez obtenir des polymères similaires à ceux formés lorsqu'une décharge électrique les fissure», a déclaré Smith. «Ou vous pouvez obtenir différents polymères. La chimie est assez complexe, et nous ne connaissons tout simplement pas les réponses à tant de questions les plus simples. Mais c’est l’une des raisons pour lesquelles nous allons mener les expériences à Berkeley.
Le travail en cours dans le laboratoire de Smith est important pour les scientifiques de la mission Cassini de la NASA et d'éventuelles missions de suivi à Saturne. L’orbiteur Cassini a été lancé en 1997 et doit lancer une sonde dans l’atmosphère de Titan en décembre. Cette sonde Huygens flottera à la surface de Titan en janvier prochain.
? La couche épaisse de brume d'aérosol orange de Titan est essentiellement un tas de plastiques organiques? des polymères de carbone, d'hydrogène et d'azote », a déclaré Smith, chef du département de chimie de UA. "Les particules finissent par se déposer sur la surface de Titan, où elles produisent la matière première organique pour toute chimie organique en cours."
La sonde Huygens de Cassini sera le premier instrument à réellement échantillonner cet aérosol. Il fournira aux scientifiques des informations chimiques rudimentaires sur ce matériau. Mais la sonde ne leur en dira pas beaucoup sur la chimie organique à la surface de Titan.
Une mission de suivi à Titan qui comprend un laboratoire de chimie organique robotique donnera aux scientifiques un aperçu beaucoup plus détaillé de la surface. L'expérience est conçue par Lunine et Smith en collaboration avec des chercheurs de Caltech et du Jet Propulsion Laboratory de la NASA.
Lunine dirige le groupe de discussion de l'Institut d'astrobiologie de la NASA sur Titan et est l'un des trois scientifiques interdisciplinaires de la mission Cassini pour la sonde Huygens.
"Nous ne savons pas vraiment comment la vie s'est formée sur la Terre, ou sur quelque planète que ce soit," Dit Lunine. «Il n'y a aucune trace de comment cela s'est produit sur Terre, car toutes les molécules organiques de la Terre ont été traitées biochimiquement à ce jour. Titan est notre meilleure chance d'étudier la chimie organique dans un environnement planétaire qui est resté sans vie pendant des milliards d'années.?
Source d'origine: communiqué de presse UA
