Dans les confins froids du système solaire, l'eau est considérée comme le principal matériau de construction des glaces. Mais chez certaines comètes et certains corps glacés lointains, le rapport entre le monoxyde de carbone (CO) et l'eau est anormalement élevé — comme si une glace contenait soudain trop de sirop. D'où vient ce déséquilibre ? C'est ce qu'ont tenté de déterminer les auteurs de cette nouvelle étude.
Ils ont assemblé un modèle informatique de disque protoplanétaire — cette « galette » en rotation de gaz et de poussière où se formeront plus tard les planètes. Dans le modèle, les grains de poussière s'agglutinent, se fragmentent et dérivent vers l'étoile, tandis que l'eau et le CO passent de la glace à la vapeur et inversement. Ils ont également pris en compte le stade d'accrétion du disque — le moment où la matière tombe encore dessus depuis le nuage environnant.
Cependant, les cailloux ne sont pas encore des planétésimaux, ces embryons de planètes de la taille d'un astéroïde. Dans un disque lisse, sans particularités, les cailloux riches en CO n'ont pas le temps de se rassembler en grands corps. Pour qu'ils grandissent, il faut des « pièges » — des régions où la pression du gaz est plus élevée et où la poussière s'accumule — ou des processus qui éliminent le gaz en ne laissant que les particules solides.
Le modèle avec accrétion du disque a renforcé l'enrichissement en CO dans la partie externe. Cela signifie que l'évolution chimique du disque et la future composition des atmosphères planétaires sont étroitement liées à la manière dont le disque s'est formé. Sinon, les prédictions sur la quantité de carbone qui entrera dans l'atmosphère d'une planète nouvellement née pourraient s'avérer fausses.
La ligne de neige du CO dans un disque protoplanétaire se situe plus loin de l'étoile que la ligne de neige de l'eau, car le monoxyde de carbone gèle à une température plus basse — environ -250°C.
Dans le roman d'Arthur C. Clarke « 2010 : Odyssée deux », Europe, la lune de Jupiter, est recouverte de glace sous laquelle pourrait se cacher un océan. La composition de la glace sur de tels corps dépend des gaz qui ont gelé dès le disque protoplanétaire.