Dans les nuages sombres et froids de l'espace où naissent les étoiles, les grains de poussière se recouvrent d'une fine couche de glace. Cette glace n'est pas simplement de l'eau gelée, mais un mélange de différentes molécules : monoxyde de carbone, dioxyde de carbone, azote, et d'autres. Pendant longtemps, les astronomes n'ont pas réussi à trouver dans cette glace du protoxyde d'azote (N2O) — ce fameux « gaz hilarant » utilisé en médecine. On le cherchait depuis le lancement de l'observatoire infrarouge ISO en 1995, mais en vain.
Aujourd'hui, le télescope James Webb, avec ses instruments sensibles, a permis de voir plus loin. Les scientifiques ont analysé les spectres de 50 protoétoiles — des objets qui commencent tout juste à briller. Dans ces spectres, ils ont cherché la bande d'absorption caractéristique du protoxyde d'azote à une longueur d'onde d'environ 4,45 micromètres. Pour bien l'identifier, ils ont préparé en laboratoire des glaces avec différentes proportions de N2O, CO2, CO et N2, et ont mesuré comment elles absorbent la lumière infrarouge.
Résultat : pour la première fois, le protoxyde d'azote a été détecté de manière fiable à l'état solide chez 16 protoétoiles. De plus, il ne se trouve pas au plus profond de la croûte de glace, mais dans sa couche externe non polaire, riche en monoxyde de carbone et en azote. La proportion de N2O y est faible — de 0,2 à 2,1 % par rapport au monoxyde de carbone. C'est comme trouver une pincée de sel dans un bol de sucre : peu, mais important.
Cette découverte aide à comprendre quelles substances étaient présentes dans notre « matériau de construction » avant la formation des planètes. Il est possible qu'une partie de l'azote et de l'oxygène qui composent la vie soit passée par le stade de ces grains de glace. Les astronomes disposent désormais d'une méthode fiable pour rechercher le protoxyde d'azote dans d'autres nuages froids et suivre son évolution au fil de la naissance de nouvelles étoiles.
Le protoxyde d'azote dans l'espace est le même gaz que celui utilisé par les dentistes pour une légère anesthésie, mais congelé dans la glace à une température d'environ -260°C.
Dans le roman d'Arthur C. Clarke « 2010 : Odyssée deux », un océan se cache sous la glace d'Europe, où des réactions chimiques inhabituelles pourraient se produire — tout comme dans les manteaux de glace des protoétoiles naissent des molécules importantes pour la vie future.