Des astronomes ont détecté du cyclopropénylidène (C3H2) dans l’atmosphère de la plus grande lune de Saturne, Titan, une molécule extrêmement rare à base de carbone, si réactive qu’elle ne peut exister sur Terre que dans des conditions de laboratoire.

Image d’entête : Titan dans une photo prise par la sonde Cassini. (NASA/ JPL-Caltech/ Space Science Institute)

En fait, elle est si rare qu’elle n’a jamais été détectée auparavant dans une atmosphère, dans le système solaire ou ailleurs. Le seul autre endroit où elle peut rester stable est le vide froid de l’espace interstellaire. Mais elle pourrait être un élément de base pour des molécules organiques plus complexes qui pourraient un jour donner naissance à la vie.

Jusqu’à présent, le cyclopropénylidène n’a été détecté que dans des nuages moléculaires de gaz et de poussière, comme le nuage moléculaire 1 du Taureau, qui est une pépinière stellaire dans la constellation du Taureau à plus de 400 années-lumière. c’est la première fois qu’elle a été détectée en dehors d’un nuage moléculaire. (Conor Nixon/ NASA’s Goddard Space Flight Center)

Selon l’astrobiologiste Melissa Trainer du Goddard Space Flight Center de la NASA, l’un des principaux scientifiques chargés d’étudier cette lune dans le cadre de la prochaine mission Dragonfly qui sera lancée en 2027 :

Nous considérons Titan comme un véritable laboratoire où nous pouvons observer une chimie similaire à celle de la Terre lorsque la vie s’y installait.

Nous chercherons des molécules plus grosses que C3H2, mais nous avons besoin de savoir ce qui se passe dans l’atmosphère pour comprendre les réactions chimiques qui conduisent à la formation de molécules organiques complexes et à la pluie qui tombe à la surface.

Le cyclopropénylidène, que même les chercheurs de la NASA décrivent comme une « petite molécule très bizarre », n’a pas tendance à persister longtemps dans les conditions atmosphériques, car elle réagit très rapidement et facilement avec d’autres molécules, formant ainsi d’autres composés.

Une fois qu’elle a réagi, il ne s’agit plus de cyclopropénylidène. Dans l’espace interstellaire, tout gaz ou poussière est généralement très froid et très diffus, ce qui signifie que les composés n’interagissent guère et que le cyclopropénylidène peut rester dans les parages.

Titan est très différent de l’espace interstellaire. Elle est en quelque sorte détrempé, avec des lacs d’hydrocarbures, des nuages d’hydrocarbures, et une atmosphère à prédominance d’azote, avec un peu de méthane. L’atmosphère est quatre fois plus épaisse que celle de la Terre (qui est également dominée par l’azote). Sous la surface, les scientifiques pensent qu’il y a un immense océan d’eau salée.

Des lacs de méthane sont clairement visibles sur cette image radar de la surface de Titan. (Cassini / NASA)

En 2016, une équipe dirigée par le planétologue Conor Nixon du Goddard Space Flight Center de la NASA a utilisé l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili pour sonder l’atmosphère de la lune, à la recherche de molécules organiques.

C’est dans la haute atmosphère ténue, à haute altitude, qu’ils ont détecté une signature chimique inconnue. En la comparant à une base de données de profils chimiques, l’équipe a identifié la molécule comme étant du cyclopropénylidène. Il est probable que la minceur de l’atmosphère à cette altitude contribue à la survie de la molécule, mais la raison pour laquelle elle apparaît sur Titan et dans aucun autre monde est un mystère.

Le cyclopropénylidène présente un intérêt particulier parce qu’il s’agit d’une molécule en anneau : ses trois atomes de carbone sont liés entre eux dans un anneau (enfin, un triangle, mais le principe est le même). Bien que le cyclopropénylidène lui-même ne soit pas connu pour jouer un rôle biologique, les nucléobases (bases azotées) de l’ADN et de l’ARN sont basées sur de tels anneaux moléculaires.

Selon l’astrobiologiste Alexander Thelen du Goddard Space Flight Centre de la NASA :

Leur nature cyclique ouvre cette branche supplémentaire de la chimie qui vous permet de construire ces molécules biologiquement importantes.

Plus la molécule est petite, plus elle a de potentiel. Les réactions impliquant des molécules plus petites avec moins de liaisons devraient se produire plus rapidement que les réactions impliquant des molécules plus grandes et plus complexes. Cela signifie que les réactions impliquant des molécules plus petites, par le nombre, devraient aboutir à des résultats plus variés.

Auparavant, on pensait que le benzène (C6H6) était la plus petite molécule d’hydrocarbure cyclique que l’on pouvait trouver dans une atmosphère (y compris celle de Titan). Le cyclopropénylidène l’a battu.

Titan est déjà une ruche d’activité chimique organique. L’azote associé au méthane se décomposent à la lumière du soleil, déclenchant une cascade de réactions chimiques. De savoir si ces réactions pourraient donner la vie est une question à laquelle les scientifiques meurent d’envie de répondre.

Selon la géologue Rosaly Lopes du Jet Propulsion Laboratory de la NASA :

Nous essayons de déterminer si Titan est habitable. Nous voulons donc savoir quels composés de l’atmosphère arrivent à la surface, et ensuite, si cette matière peut traverser la croûte glaciaire pour atteindre l’océan en dessous, car nous pensons que c’est dans l’océan que se trouvent les conditions d’habitabilité.

Déterminer quels composés sont présents dans l’atmosphère est une étape très importante dans ce processus de recherche. Le cyclopropénylidène est peut-être petit et étrange, mais cette molécule extrêmement rare pourrait être une pièce clé du puzzle de la chimie de Titan. Il ne nous reste plus qu’à trouver comment elle s’insère dans ce puzzle.

L’étude publiée dans The Astronomical Journal : Detection of Cyclopropenylidene on Titan with ALMA et présentée sur le site de la NASA : NASA Scientists Discover ‘Weird’ Molecule in Titan’s Atmosphere.