cyanure d'hydrogène

Dans le nuage froid TMC-1, où la température ne dépasse pas dix degrés au-dessus du zéro absolu, les molécules se rencontrent rarement. Mais de temps en temps, un atome d'hélium les traverse, et ce bref contact suffit pour que la molécule modifie sa rotation.

Imaginez trois témoins qui ont vu le même événement. Deux racontent la même histoire, le troisième diffère. À qui se fier ? C'est exactement la situation à laquelle les astronomes sont confrontés en mesurant le carbone dans l'étoile J0815+4729, un objet très ancien avec une teneur en fer exceptionnellement basse (carbone est l'un des éléments…

Dans les profondeurs d'une sub-Neptune, où la pression atteint cent mille bars et la température quatre mille degrés, la roche se comporte comme une soupe bouillante. Les vapeurs lourdes de silicium et de magnésium s'élèvent, refroidissent et retombent en pluie de particules solides.

Dans le nuage froid du Taureau, où naissent les étoiles, les télescopes ont repéré des molécules à l'odeur d'amande amère : les nitriles aromatiques. Sur Terre, on les trouve dans les noyaux de pêches, mais dans l'espace, ils flottent dans la poussière glacée. Que leur arrive-t-il sous les ultraviolets intenses des jeunes étoiles ?

Autour des jeunes étoiles tourbillonnent de plats nuages de gaz et de poussière — les futures systèmes planétaires. À l'intérieur de certains d'entre eux, un vide béant : la poussière et le gaz ont été balayés, comme si quelqu'un avait éclairci le milieu d'un disque vinyle.

La durée de vie de la paire de triplets intriquée dans la protéine est d'environ 60 picosecondes, soit huit fois plus longue que dans une solution. La lumière du soleil est comme un flux continu de balles frappant un mur.

Dans les nuages interstellaires sombres, où naissent de nouvelles étoiles, la chimie commence avec une particule minuscule : l'ion trihydrogène (H₃⁺). Il entre en collision avec d'autres atomes et déclenche une cascade de réactions qui construisent des molécules de plus en plus complexes.

Dans les profondeurs noires du cosmos, à la surface de minuscules grains de glace, se déroule un chantier silencieux. Là où la température chute presque jusqu'au zéro absolu et où règne un rayonnement intense, l'acide aminé glycine (la brique protéique la plus simple) s'assemble avec lui-même.

Deux cordes de guitare tendues sur le même manche. Elles sont presque identiques, mais l'une est un peu plus courte — et elles sonnent différemment. C'est à peu près ainsi que sont faits les deux isomères de l'éthanimine : des molécules avec le même ensemble d'atomes, mais orientées différemment dans l'espace.

Au cœur de la Voie lactée, dans le nuage G+0.693, les astronomes ont capté un signal sucré : les raies d'émission de l'érythrulose, un sucre simple à quatre atomes de carbone et quatre oxygène.

La naissance des planètes est une fournaise cosmique : le gaz et la poussière se compriment, les ondes de choc et le rayonnement intense brûlent tout ce qui est complexe. On pensait que de fragiles fils organiques comme les cyanopolyynes ne survivaient pas à cet enfer.

La lumière met 124 ans pour nous parvenir. C'est le temps qu'il a fallu aux rayons de l'étoile pour nous apporter la nouvelle de la planète K2-18b — entièrement recouverte d'un océan, mais enveloppée dans une épaisse couverture d'hydrogène. Elle est environ deux fois et demie plus grande que la Terre.

Une supernova, c'est l'explosion finale d'une étoile massive, qui disperse sa matière sur des années-lumière. À l'intérieur de l'enveloppe en expansion subsiste une étoile à neutrons, et cette enveloppe continue de filer à travers le gaz interstellaire pendant des milliers d'années.

Pendant près d'un demi-siècle, les astronomes ont cherché délibérément la glycine – l'acide aminé le plus simple, l'un des éléments fondamentaux des protéines – dans le milieu interstellaire.

Dans le cocon de gaz dense qui entoure une jeune étoile massive, des flux de matière se heurtent comme dans un gigantesque ballon chimique. L'un se déplace par rapport à nous à environ 11 kilomètres par seconde, l'autre à environ 5.

Dans un cristal d'eau et de soude caustique, les atomes d'oxygène et de césium restent en place, comme des perles dans un treillis rigide. Les atomes d'hydrogène, eux, se comportent autrement : ils sont comme des passagers qui changent constamment de siège.

Dans les nuages sombres et froids de gaz interstellaire, les astronomes remarquent depuis plusieurs années des molécules aromatiques – des composés dont la base est le cycle benzénique (un hexagone d'atomes de carbone), comme dans le benzène que nous connaissons.

Une balle roule vers une colline, mais elle n'a pas assez d'énergie – elle redescend. C'est ce que dicte la mécanique classique. Dans le monde quantique, une particule minuscule traverse parfois la colline comme si l'obstacle n'existait pas. Ce tour de passe-passe – l'effet tunnel – est monnaie courante pour l'atome léger d'hydrogène.

Dans un nuage froid de gaz et de poussière, que les astronomes appellent TMC-1, on a récemment découvert deux substances soufrées : l'une sent l'amande amère, l'autre les œufs pourris. Mais dans un tel nuage, il y a moins de soufre qu'il ne devrait y en avoir. Où passe-t-il ? Il semble se cacher dans de minuscules poches de glace à la surface des grains de poussière.

Dans les nuages froids entre les étoiles, les grains de poussière sont recouverts de glace, comme les vitres en hiver de givre. Sur cette croûte glacée se produisent des réactions chimiques qui n'ont pas lieu dans le gaz. L'une d'elles est la rencontre d'un atome de carbone avec une molécule d'azote.

Titan est un monde froid avec des lacs de méthane et une épaisse atmosphère orange. Mais sous la croûte de glace pourraient se cacher des flaques chaudes, formées après des impacts de météorites.

L'azote — ce même gaz que nous respirons — se comporte comme un métal capricieux sous une pression d'un million d'atmosphères. Dans une cellule à enclumes de diamant, on le comprime jusqu'à 78–98 gigapascals et on le chauffe au laser jusqu'à 1800–2500 kelvins.

La lumière d'une étoile lointaine, en traversant l'atmosphère de la planète K2-18b, a laissé dans le spectre d'étranges « empreintes digitales ». Les astronomes ont collecté cette lumière pendant 420 heures avec le télescope spatial James Webb et l'ont décomposée en couleurs, comme un arc-en-ciel.

Un détective chimique part à la recherche de la vie sur d'autres planètes. Son outil : un spectromètre de masse, qui identifie les molécules par leur poids (le même appareil que les criminalistes terrestres utilisent pour analyser des indices).

Les radiotélescopes ont enregistré les raies spectrales d'émission de la source chaude compacte G358.93-0.03 MM1 — un cocon au sein duquel se forme une protostar massive. Dans ce rayonnement, on a identifié les raies du glycolamide, une molécule construite sur un squelette carboné.

Aux débuts de la Terre, il y a environ quatre milliards d'années, la planète était un endroit hostile : un soleil terne, des impacts d'astéroïdes fréquents, un air sans oxygène. Dans ces conditions, les premiers pas de la vie semblent presque impossibles.

Dans les océans sous la glace d'Europe, de Ganymède et de Callisto, la vie pourrait se cacher. Ses briques de carbone ont peut-être été cuites avant même la naissance des lunes, dans le disque de gaz et de poussière entourant le jeune Jupiter.

Dans un nuage où naissent des étoiles massives, il existe un cœur dense et chaud. Comme dans une cuisine surpeuplée où la chaleur de la cuisinière fait évaporer les odeurs, ici la chaleur des jeunes étoiles fait s'évaporer les molécules de la surface des grains de poussière cosmique.

Dans les nuages sombres et froids où naissent les étoiles, les grains de poussière sont recouverts d'une croûte de glace. Sur cette croûte, comme sur une route d'hiver, errent lentement des atomes isolés.

Bien sous nos pieds, au centre même de la Terre, se trouve un noyau solide de fer. Mais il n'est pas fait de fer pur — il contient aussi des éléments plus légers, comme l'hydrogène. Comment l'hydrogène se répartit exactement à l'intérieur du noyau est resté longtemps une énigme.

La glace d'une comète s'écrase sur la jeune Terre. La pression au point d'impact équivaut à celle exercée par six porte-avions sur l'ongle du pouce. En laboratoire, on reproduit ces conditions en comprimant un échantillon minuscule entre deux enclumes rotatives. Cette fois, on a placé sous les enclumes de l'adénosine monophosphate, l'une des lettres de la future ARN.

Dans les pouponnières d'étoiles, les astres massifs naissent rarement seuls : ils naissent en couples. Deux étoiles tournent autour d'un centre commun, et la plus lourde gonfle la première, éjectant ses couches externes. Une partie de cette matière ne s'échappe pas dans l'espace, mais s'écoule vers la voisine, comme l'eau d'un verre trop plein se déverse dans un autre.

Dans le nuage froid TMC-1, où la température descend à neuf degrés au-dessus du zéro absolu, le radiotélescope QUIJOTE a capté un faible « chant » : 22 raies d'émission de la molécule cyclopent[c,d]indène.

Dans un verre d'eau, on dissout quelques sels et du formaldéhyde. Au bout d'un certain temps, le liquide se sépare de lui-même : des gouttelettes entourées d'une membrane apparaissent, semblables à de minuscules bulles. À l'intérieur de chaque gouttelette, des transformations chimiques se produisent, et la gouttelette elle-même croît en absorbant de la matière depuis la solution environnante.

Autour de l'étoile HD 163296, à 330 années-lumière de nous, tourbillonne un anneau dense de gaz et de poussière. Les astronomes y ont repéré une petite tache brillante de molécules d'acide cyanhydrique et d'éthynyle. Elle se trouve à 88 unités astronomiques de l'étoile — plus loin que Pluton ne l'est du Soleil.

Dans un nuage de gaz froid tout près du centre de notre Galaxie, désigné par les astronomes sous le nom de G+0.693-0.027, se cache un véritable laboratoire de chimie. Là, loin des étoiles, à la surface de minuscules grains de poussière — de la taille de particules de fumée — les atomes s'assemblent en molécules, comme une pâte sur une table de cuisine.