méthane

Dans les entrailles des sub-Neptunes, ces planètes les plus nombreuses de la Galaxie mais sur lesquelles on ne peut pas se tenir, le magma silicaté et l'hydrogène se mélangent en un cocktail supercritique unique.

Dans les entrailles des sub-Neptunes, ces planètes les plus nombreuses de la Galaxie mais sur lesquelles on ne peut pas se tenir, le magma silicaté et l'hydrogène se mélangent en un cocktail supercritique unique.

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 une fine couche de cristal liquide, les molécules sont généralement disposées comme des allumettes dans une boîte : alignées dans une même direction, mais de manière désordonnée — certaines pointent vers le haut, d'autres vers le bas. Pour que toutes les allumettes pointent dans le même sens, il faut une architecture moléculaire particulière.

Dans le placard de la chimie, des fiches sur des substances que personne ne jugeait spéciales prenaient la poussière. Il s'avère que parmi elles se cachaient des matériaux bidimensionnels — fins comme une feuille de papier, mais résistants et dotés de propriétés surprenantes.

Un fil ordinaire chauffe quand le courant le traverse — une partie de l'énergie est perdue. Le supraconducteur n'a pas ce défaut : l'électricité y circule sans perte, comme l'eau dans un tuyau parfaitement lisse. Le problème, c'est que la plupart des supraconducteurs fonctionnent soit à très basse température, soit sous une pression colossale — comparable à celle des profondeurs planétaires.

Dans un épais nuage moléculaire, au bord d'un gaz lumineux, un tapis roulant invisible est à l'œuvre. Il prend de simples fragments — des atomes isolés et des paires légères — et les colle un à un pour former de longues chaînes carbonées et des anneaux. La première pièce de ce tapis roulant a longtemps échappé aux regards. On vient de la trouver.

L'eau n'est pas toujours la même. Elle peut être douce ou salée, mais aussi « lourde » — si dans sa molécule, au lieu de l'hydrogène ordinaire, se trouve le deutérium, son cousin plus massif. On appelle cette eau HDO, et c'est un véritable passeport cosmique : la quantité de deutérium dans l'eau révèle où et quand cette eau est née.

L'énigme de la vallée du rayon — cette chute brutale du nombre d'exoplanètes d'environ 1,8 rayon terrestre — hante les astronomes.

Chercher la vie au-delà de la Terre, c'est un peu comme régler un vieux poste de radio : on tend l'oreille vers le murmure chimique des atmosphères d'exoplanètes lointaines, en espérant capter des signes d'activité biologique.

Depuis que Voyager 2 a survolé Uranus en 1986, les lunes glacées de la planète gardaient leur secret : d'où venait le dioxyde de carbone à leur surface ? Les spectromètres de l'époque ne faisaient que suggérer la présence de CO₂, sans pouvoir en déterminer l'origine.

Quand une étoile meurt, elle se transforme en naine blanche — une boule dense de carbone et d'oxygène de la taille de la Terre. Prédits par Subrahmanyan Chandrasekhar, ces objets ont longtemps été considérés comme des cimetières sans vie.

Une sub-Neptune est une planète dont la taille se situe entre celle de la Terre et celle de Neptune. Ces mondes sont très nombreux dans notre Galaxie, mais leur structure est encore débattue. Une nouvelle étude montre que, dans leur jeunesse, ces planètes se comportent comme une éponge imbibée d'eau.

Un monde où l'année ne dure qu'un jour et demi terrestre, et où l'étoile dans le ciel est des centaines de fois plus grande que notre Soleil. C'est KELT-9 b — une géante gazeuse chauffée à des températures où le fer s'évapore.

Une planète rocheuse incandescente ressemble à une casserole de soupe bouillante, sauf que son couvercle est l'atmosphère. Les gaz s'échappent du magma, enveloppent le monde d'une couverture dense et influencent eux-mêmes la vitesse à laquelle le corps céleste se refroidit.

Uranus et Neptune étaient autrefois considérées comme des géantes de glace, en raison des épaisses couches d'eau, de méthane et d'ammoniac gelés que l'on pensait y trouver.

Dans les nuages moléculaires froids, où la température descend jusqu'à 10 K, la chimie ne s'arrête pas. Elle se transforme en une danse lente et infaillible. Des ions invisibles, tels des abeilles nocturnes, transportent des « grains de pollen » de carbone d'une molécule à l'autre.

Un puissant sèche-cheveux qui souffle non pas de l'air chaud, mais du plasma chauffé à blanc : c'est ce qu'on appelle une soufflerie à plasma. Elles servent à tester sur Terre la rentrée atmosphérique d'un vaisseau spatial.

Le satellite MethaneSAT traque les fuites de méthane — un gaz invisible mais qui réchauffe fortement la planète. Son « nez » est un spectromètre, un instrument qui détecte le plus infime changement de couleur de la lumière traversant l'atmosphère. C'est la trace que laisse le méthane.

Grâce au télescope spatial James Webb, les astronomes ont mené une spectroscopie du centaure Chiron, un corps glacé des confins du Système solaire. Résultat : son activité gazeuse évoque un mille-feuille. À la surface, le dioxyde de carbone s'évapore, formant une croûte supérieure.

Si l'on ne remue pas un cocktail en couches, le sirop lourd descend au fond. Une jeune planète est un océan bouillonnant de roche en fusion. En refroidissant, des minéraux s'y cristallisent : certains, comme le fer, deviennent plus lourds et coulent, d'autres flottent. On pourrait penser qu'une couche dense s'accumule près du noyau.

La vapeur au-dessus d'une casserole bouillante colore légèrement la lumière d'une lampe de poche : elle retient certaines couleurs, en laisse passer d'autres. C'est à peu près ainsi que l'on étudie l'air des planètes lointaines.

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.

L'odeur du pain frais signale sans erreur la proximité d'une boulangerie. Mais pour savoir si la cuisson est en cours, il est plus important de capter non pas l'arôme lui-même, mais son intensification — le flux continu d'air chaud qui sort du four.

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'hydrogène est un carburant idéal : lorsqu'on l'utilise, il ne produit que de l'eau, et non du dioxyde de carbone. Le problème, c'est que l'hydrogène est le gaz le plus léger qui soit ; ses molécules s'infiltrent à travers n'importe quel contenant.

Mars est un désert glacé avec une température moyenne de moins 60. Pour la réchauffer sans biologie, les scientifiques proposent trois approches avec une idée commune : créer une couverture dense qui retient la chaleur. La première consiste à déployer au-dessus des bases des films-couvertures transparents.

L'eau ordinaire dans un verre est transparente et calme. Mais si on y ajoute de minuscules points de carbone, fabriqués à partir de sucre et d'acide citrique dans un micro-ondes classique, l'eau se met à briller lorsqu'une particule chargée la traverse.

Les panneaux solaires classiques transforment la lumière en électricité, mais ici, la lumière décompose l'eau en hydrogène et en oxygène. L'hydrogène est un carburant propre, mais le processus est lent. Pour l'accélérer, on ajoute des substances auxiliaires qui cèdent des électrons. Souvent, c'est de l'alcool, mais c'est dommage de le gaspiller.

La comète 3I/ATLAS a été repérée alors qu'elle entrait dans le Système solaire depuis l'espace interstellaire.

La cuisinière à gaz domestique brûle avec une flamme bleue, mais si l'on chauffe le méthane plus fort et sans accès à l'air, il se décompose en hydrogène et en une poudre noire – cette même suie qui sert à fabriquer les pneus et le toner des imprimantes.

Titan, la plus grande lune de Saturne, est enveloppé d'une épaisse brume orangée. Elle est composée d'hydrocarbures et d'autres molécules organiques qui naissent lorsque la lumière solaire décompose le méthane et l'azote dans les couches supérieures de l'atmosphère.

La surface martienne est aujourd'hui une demeure froide et presque sans air. Beaucoup rêvent de la reconstruire entièrement : réchauffer la planète, la remplir d'air à partir de dioxyde de carbone et d'azote.

Dans les laboratoires souterrains où l'on cherche la matière noire ou la double désintégration sans neutrino, les détecteurs sont entourés de silence. Mais même dans ce silence, une poussière radioactive se dépose imperceptiblement sur leurs parois.

Une cheminée d'usine rejette du dioxyde de carbone dans l'air, et à côté se trouve une installation qui capture ce gaz et, sous la lumière du soleil, en assemble des molécules d'éthylène — la matière première des sacs et des tuyaux en plastique.

Dans un nuage sombre et froid entre les étoiles, un grain de poussière de la taille d'un millième de millimètre capture de légères molécules. Le monoxyde de carbone et l'hydrogène adhèrent à sa surface comme des gouttes de pluie sur une vitre et réagissent.

Grâce à James Webb et à la spectroscopie (la décomposition de la lumière en couleurs), des astronomes ont percé la poussière pour observer le cœur de la galaxie IRAS 07251-0248.

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.

Le ciel nocturne ne brille pas seulement par ses étoiles. Entre elles s'étend une faible lueur micro-onde que les astronomes observent depuis trois décennies sans pouvoir l'expliquer.

La molécule d'octane ordinaire est une chaîne de huit atomes de carbone, comme un fil flexible. Sur une surface de platine chaude (au-dessus de 600 K), elle ne reste pas tranquille, elle commence à se tortiller. D'abord, la chaîne se courbe de sorte que ses extrémités se rapprochent.