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Des scientifiques recréent la chimie de la plus grande lune de Saturne dans un tube à essai

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Les scientifiques ont imité les conditions sur Titan dans un tube à essai – avec des résultats surprenants.

NASA/JPL-Caltech

Titan, la lune glacée de Saturne, est comme une réalité alternative jumelle de la Terre avec sa juste part de mystères. C’est le seul autre monde de notre système solaire dominé par des molécules organiques et décoré de lacs et de rivières. Il a même une atmosphère dense, un climat saisonnier et des précipitations.

Même si ce n’est pas exactement la même chose que notre maison – ses lacs sont remplis de méthane et la pluie brûlerait probablement notre peau – Titan s’est avéré être une arène prometteuse pour rechercher des signes de vie extraterrestre.

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La NASA prévoit de lancer un giravion, qu’elle décrit comme un « gros drone », vers Titan en 2027 avec la mission Dragonfly, dans l’espoir de localiser quelque chose de remarquable. Mais parce qu’il faudrait encore sept ans pour que l’engin de la NASA atteigne le corps planétaire – il se trouve à près d’un milliard de kilomètres – de nombreux chercheurs s’efforcent de comprendre l’environnement de Titan ici sur Terre.

Une nouvelle expérience, menée par des chercheurs de la Southern Methodist University, visait à le faire en imitant les conditions de Titan dans un tube à essai. Titan semble extraterrestre, mais il partage de nombreuses molécules organiques avec notre planète. Mais c’est un endroit beaucoup plus froid.

« Si nous voulons étudier les minéraux sur Titan, nous devons jeter un œil à ces molécules organiques communes… mais les regarder avec des yeux différents ; les regarder à travers le prisme de Titan », explique Tomče Runčevski, un professeur adjoint à la Southern Methodist University et chercheur principal de l’expérience présentée à la réunion d’automne de l’American Chemical Society.

Le « Titan-in-a-glass » de Runčevski visait à faire exactement cela. L’équipe a combiné les caractéristiques de Titan, telles que ses températures plongeantes et ses liquides caractéristiques, dans des cylindres de verre. Ensuite, ils ont ajouté deux molécules, l’acétonitrile et le propionitrile, présentes dans l’atmosphère lunaire.

Sur Titan, ces composés se présentent sous la forme de cristaux solides qui contiennent des séquences de « polymorphes », ou des variations de structure, qui dépendent de la température. La composition chimique est la même, mais la façon dont les produits chimiques se lient est légèrement différente en fonction de la chaleur ou du froid.

Le mélange des molécules ensemble a produit un résultat quelque peu surprenant.

Lorsque les chercheurs ont mené leur expérience « Titan-in-a-glass », les séquences structurelles de ces deux molécules ont changé, les polymorphes à haute et basse température se stabilisant. Les propriétés des composés ont également été ajustées.

« C’est très intéressant et important, car jusqu’à présent… toutes les études qui ont été faites pour l’acétonitrile – et il y a beaucoup d’études – supposent qu’elles auront le polymorphe à basse température, car sur Titan, la température est basse. « 

Titan affiche des températures glaciales descendant jusqu’à -290 degrés Fahrenheit. Mais cela n’a pas empêché la formation de polymorphes à haute température. Le résultat montre que ce n’est pas seulement la température qui affecte la chimie de Titan.

« Sur Titan, nous ne pouvons pas supposer que ces molécules seront seules », a déclaré Runčevski. « Titan est un monde – les chances que l’on puisse rencontrer ces molécules sous la forme que nous proposons, ce sera décent. »

Étonnamment, les nouvelles propriétés de l’acétonitrile et du propionitrile peuvent également répondre à de nombreuses questions de longue date de la chimie terrestre.

« Sur Terre, ces produits chimiques sont liquides, donc personne ne se soucie de l’apparence de leur solide. Et maintenant, grâce à Titan, ce type de recherche a été revitalisé et les gens ont recommencé à se pencher sur ces questions fondamentales », a fait remarquer Runčevski.

Ajoutant cela, « Le fait qu’aujourd’hui – au 21ème siècle – nous découvrions encore des choses sur les solvants organiques et les carburants les plus courants sur Terre est fascinant. »

L’équipe vise à comparer leurs résultats aux données spectroscopiques collectées par la mission Cassini-Huygens de la NASA, qui a envoyé une sonde pour visiter Saturne et ses lunes entre 1997 et 2017.

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