Des électrons cosmiques : de la chimie de l'espace aux solutions terrestres innovantes

ParisDes chercheurs du Wellesley College examinent comment les rayons cosmiques traversant les particules de glace génèrent des électrons de faible énergie. Ces électrons contribuent à la formation de molécules prébiotiques, essentielles au développement de la vie. Kennedy Barnes, étudiante de premier cycle, présentera les découvertes de l'équipe lors de la réunion d'automne de l'American Chemical Society.

Les chercheurs sont partis d'une idée intéressante : les électrons à faible énergie pourraient jouer un rôle plus important que les photons dans les réactions chimiques créant des molécules prébiotiques dans l'espace. Cette hypothèse est née en réalisant que les rayons cosmiques produisent plus d'électrons que de photons en traversant la glace cosmique. Pour vérifier cette théorie, des scientifiques ont recréé en laboratoire les conditions spatiales. Voici comment ils ont procédé :

• Ils ont utilisé une chambre à ultrahaute-vacuum avec un substrat en cuivre ultrapure refroidi à des températures ultrabasses.
• Un canon à électrons a produit des électrons de basse énergie pour le bombardement.
• Une lampe à plasma actionnée par laser a généré des photons de basse énergie.
• Les chercheurs ont ensuite observé les réactions chimiques sur des films de glace nanométriques.

Des scientifiques ont découvert que des électrons à faible énergie peuvent créer des molécules essentielles plus efficacement qu'on ne le pensait auparavant. Cette nouvelle compréhension pourrait transformer notre perception de la formation des composants fondamentaux de la vie sur Terre et sur des lieux glacés comme Europe, une lune de Jupiter.

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Sur Terre, ces découvertes trouvent des applications concrètes. Les électrons à basse énergie peuvent générer des molécules réactives telles que le peroxyde d'hydrogène et les radicaux hydroperoxyles par la chimie des radiations et la décomposition de l'eau. Ces molécules sont nuisibles pour l'environnement et la santé humaine. En comprenant leur formation, nous pouvons développer de meilleures méthodes de dépollution environnementale et améliorer des traitements médicaux comme la radiothérapie contre le cancer.

L'équipe de Barnes ne se contente pas de faire des simulations. Ils testent divers types de films de glace et explorent différentes formes de chimies des premières étapes de la vie, ce qui pourrait nous aider à comprendre comment se forment les molécules nécessaires à la vie.

Cette étude représente une avancée majeure dans notre compréhension de l'astrochimie. En intégrant des électrons à basse énergie dans leurs modèles, les chercheurs peuvent mieux simuler les processus chimiques dans les glaces spatiales. La collaboration avec des laboratoires internationaux favorise d'autant plus les progrès, que Barnes qualifie de nouvelle Ère Spatiale. Soutenue par de multiples subventions et fondations, cette recherche devrait conduire à de nouvelles découvertes en chimie, tant spatiale que terrestre.