[ad_1]
Publié le 8 oct. 2018
La plus grande lune de Saturne, Titan, pourrait donner des indices sur le développement d’une chimie complexe sur d’autres planètes, y compris la Terre, a expliqué Musahid Ahmed, scientifique à la division des sciences chimiques de Berkeley Lab. "Les gens utilisent Titan pour penser à une Terre" pré-biotique ", alors que l'azote était plus répandu dans l'atmosphère de la Terre au début."
Titan est unique parmi toutes les lunes de notre système solaire pour son atmosphère dense et riche en azote, qui contient également des hydrocarbures et d'autres composés, et l'histoire de la formation de ce riche mélange de produits chimiques a été à l'origine d'un débat scientifique.
À présent, une collaboration de recherche associant des scientifiques de la Division des sciences chimiques du Laboratoire national Lawrence Berkeley (Laboratoire Berkeley) du Département de l’énergie a mis l’accent sur un mécanisme chimique à basse température qui aurait pu conduire à la formation de molécules à cycles multiples – les précurseurs de Une chimie plus complexe se trouve maintenant dans la couche de brume orange-brune de la lune.
Les scientifiques ont exploré la chimie à l'œuvre lors de la combinaison de deux gaz présentés dans l'image ci-dessus: l'un composé d'une structure moléculaire à deux cycles, appelée radicaux naphtyle (en haut à gauche), et l'autre composé d'un hydrocarbure appelé vinylacétylène (en bas à gauche). Les sphères blanches représentent des atomes d'hydrogène et les sphères sombres représentent des atomes de carbone. Derrière ces représentations moléculaires 3D se trouve une image de Titan, la lune de Saturne, prise par la sonde spatiale Cassini de la NASA.
L'étude, co-dirigée par Ralf Kaiser de l'Université d'Hawaii à Manoa et publiée dans l'édition du 8 octobre de la revue Nature Astronomy, va à l'encontre des théories selon lesquelles des mécanismes de réaction à haute température sont nécessaires pour produire la composition chimique des missions satellitaires. ont observé dans l'atmosphère de Titan.
L'équipe comprenait également d'autres chercheurs du Berkeley Lab, de l'Université d'Hawaii à Manoa, de l'Université de Samara en Russie et de l'Université internationale de Floride. L’équipe a utilisé des expériences de lumière ultraviolette sous vide à la source de lumière avancée (ALS) de Berkeley Lab, ainsi que des simulations informatiques et des travaux de modélisation pour démontrer les réactions chimiques qui contribuent à la chimie atmosphérique moderne de Titan.
«Nous fournissons ici la preuve d'un processus de réaction à basse température auquel les gens n'ont pas pensé», a déclaré Ahmed, co-responsable de l'étude à la SLA. "Cela crée un chaînon manquant dans la chimie de Titan."
La brume atmosphérique de Titan, la plus grande lune de Saturne (illustrée ci-dessous le long de la section médiane de Saturne), est capturée dans cette image aux couleurs naturelles (encadré à gauche). Une nouvelle étude, qui comprenait des expériences menées dans la source de lumière avancée de Berkeley Lab, a fourni de nouveaux indices sur les étapes chimiques qui ont pu produire ce voile. (Laboratoire de propulsion par réaction de la NASA, Space Science Institute, Caltech)
Le benzène, un hydrocarbure simple ayant une structure moléculaire à un cycle à six carbones, a été détecté sur Titan et serait un élément constitutif des molécules d'hydrocarbures plus grandes dotées de structures à deux et trois cycles qui, à leur tour, ont formé d'autres hydrocarbures et les particules d'aérosol qui composent maintenant l'atmosphère de Titan. Ces molécules d'hydrocarbures à cycles multiples sont connues sous le nom d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP).
Dans la dernière étude, les chercheurs ont mélangé deux gaz – un HAP à deux cycles de courte durée appelé un radical naphtyle (C10H7) et un hydrocarbure appelé vinylacétylène (C4H4) – lors de la SLA, et ont produit des HAP à trois cycles. Les deux produits chimiques utilisés pour conduire la réaction sont supposés exister sur Titan sur la base de ce que l’on sait de la composition chimique de son atmosphère.
Les expériences ALS ont jeté les produits finaux des réactions dans une petite chambre de réaction. Les chercheurs ont utilisé un détecteur appelé spectromètre de masse à temps de vol à réflectron pour mesurer la masse de fragments moléculaires produits lors de la réaction des deux gaz. Ces mesures ont fourni des détails sur la chimie des HAP à trois cycles (phénanthrène et anthracène).
Alors que les expériences ALS utilisaient un réacteur chimique pour simuler la réaction chimique et un faisceau de lumière ultraviolette sous vide pour détecter les produits de la réaction, des calculs et des simulations complémentaires ont montré que les produits chimiques formés dans les expériences ALS ne nécessitaient pas de températures élevées.
Les HAP, comme les produits chimiques étudiés à la SLA, ont des propriétés qui les rendent particulièrement difficiles à identifier dans les espaces lointains, a déclaré Kaiser. «En fait, pas un seul HAP individuel n'a été détecté dans la phase gazeuse du milieu interstellaire», qui est le matériau qui remplit l'espace entre les étoiles.
Il a ajouté: «Notre étude démontre que les HAP sont plus répandus que prévu, car ils ne nécessitent pas les températures élevées présentes autour des étoiles de carbone. Ce mécanisme que nous avons exploré devrait être polyvalent et conduire à la formation d’HAP encore plus complexes. »
Et parce que les HAP sont considérés comme des précurseurs de la formation de nuages moléculaires, appelés «usines moléculaires» de molécules organiques plus complexes pouvant inclure les précurseurs de la vie telle que nous les connaissons, cela pourrait ouvrir la voie à de nouvelles théories et modèles Les matériaux dans les profondeurs et dans les riches atmosphères des planètes et de leurs lunes dans notre système solaire évoluent et prennent naissance », a-t-il déclaré.
Alexander M. Mebel, professeur de chimie à la Florida International University et co-responsable de l'étude, a effectué des calculs qui ont montré comment les réactifs peuvent naturellement se rassembler et former de nouveaux composés à de très basses températures.
«Nos calculs ont révélé le mécanisme de réaction», a déclaré Mebel. "Nous avons montré que vous n’avez besoin d’aucune énergie pour conduire la réaction du naphtyle et du vinylacétylène, la réaction doit donc être efficace même dans les conditions atmosphériques à basse température et à basse pression sur Titan."
La modélisation détaillée de la cellule du réacteur où les gaz étaient mélangés a été l’une des clés de l’étude. Mebel a noté que la modélisation des énergies et la simulation de la dynamique d'écoulement des gaz en jeu dans le réacteur permettaient de suivre l'évolution de la réaction dans le réacteur et permettait aux chercheurs de lier étroitement les résultats théoriques aux observations expérimentales.
Le travail de modélisation, qui a permis de prédire les produits chimiques produits dans les réactions sur la base des gaz initiaux ainsi que de la température et de la pression de la chambre chauffée où les gaz étaient mélangés et frappés avec le faisceau ultraviolet sous vide, a été dirigé par l'équipe de recherche de l'Université de Samara. .
"Cette vérification du modèle, en le comparant à des expériences, peut également être utile pour prédire comment la réaction se déroulerait dans différentes conditions, de l'atmosphère de Titan aux flammes de combustion sur Terre."
Selon M. Kaiser, l'un des objectifs de la recherche en cours est d'expliquer en détail comment des composés contenant du carbone et dotés de structures similaires à l'ADN et à l'ARN peuvent se développer même dans des environnements extrêmes.
Crédits image: Wikimedia Commons, Laboratoire de propulsion par réaction de la NASA, Caltech, Institut des sciences de l'espace, Laboratoire de physique appliquée de l'Université John Hopkins, Université de l'Arizona
Le Daily Galaxy via le laboratoire national Lawrence Berkeley
Top 10 des manchettes les plus consultées en 2018 (Cliquez et affichez)
Les observatoires européens méridionaux au Chili.
«Espionnage des créatures les plus impressionnantes de la Terre» – Des scientifiques pèchent des espèces inconnues de baleines nageant sous l'eau depuis l'éocène
Des étoiles antiques âgées de 6 à 9 milliards d’années dans le halo de la Voie Lactée – «May Harbour Civil Civilisizations»
«Point de non-retour» – Un scientifique du MIT prédit l’horizon des événements pour la sixième extinction de masse de la Terre
L’intelligence artificielle existe déjà et a des milliards d’années »(vidéo de WATCH)
Les «signaux fantômes» des civilisations extraterrestres hantent la voie lactée – Suggère la nouvelle équation de Drake (vidéo de WATCH)
«Il y a des chances qu'il n'y ait jamais eu d'autre civilisation dans l'univers. Un sur dix milliards de milliards» – Entretien avec Joe Rogan
"Le mystère de l'endroit où se cache la vie extraterrestre"
«Nous entrons dans un territoire inexploré» – La révolution exoplanète pourrait révéler que l’ascension des civilisations n’est peut-être pas inhabituelle
"La grande déchirure" – Quand la matière et l'espace-temps sont progressivement déchirés par l'expansion de l'univers
“Les humains sont les premiers à arriver au stade interstellaire” – Un physicien répond au paradoxe de Fermi
[ad_2]
Source link
