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Astrophysique : l’oxygène est-il un marqueur de la vie ?

19.01.2018

La mission spatiale Rosetta a mis au jour la présence surprenante d’oxygène sur la comète 67P. Cette molécule est considérée comme caractéristique de l’atmosphère terrestre et associée à la vie car produite par la photosynthèse sur notre planète. Cette découverte a secoué la communauté scientifique car elle peut remettre en cause le modèle admis de formation du système solaire. Grâce à ces expérimentations, le laboratoire LERMA Cergy reproduit les conditions stellaires de formation de l’oxygène moléculaire et propose une interprétation alternative des mesures de la mission Rosetta.

Cliché de la comète 67P

La mission européenne Rosetta est restée en orbite plus d’une année autour de la comète 67P, permettant ainsi une étude très approfondie de cette comète, vestige solaire le plus accessible et le plus ancien connu. Rosetta a notamment pu étudier les molécules qui composent le nuage de la queue de la comète. A la grande surprise des astronomes, de grandes quantités d’une molécule rarissime dans l’espace ont été détectées : le dioxygène (oxygène moléculaire ou O2). Entre 3 à 4 % en moyenne d'O2 ont été mesurés, le reste de gaz étant principalement de la vapeur d’eau. C'est la première fois que de l’oxygène moléculaire a été détecté sur une comète (depuis, une nouvelle étude des données sur la comète de Halley a montré qu’elle en comportait également). L’oxygène est considéré par grand nombre de chercheurs en astrophysique comme le marqueur de la  vie. Il est présent en très grande quantité sur Terre mais extrêmement peu observé dans l'espace. En plus de celui trouvé sur les deux comètes, il n’a été observé que deux fois dans un nuage moléculaire, malgré de très nombreuses tentatives d’observations.

Une révolution pour les théories de formation de notre système solaire ? Comme la composition actuelle de la comète 67P est considérée par grand nombre de chercheurs comme datant d’avant la formation du système solaire (4,6 milliards d’année), la présence d’O2 peut remettre en cause le modèle de formation du système solaire admis jusque-là.   

Le LERMA Cergy propose une autre explication à la présence d’O2 sur 67P

Le laboratoire LERMA Cergy travaille depuis de longues années sur la formation des molécules dans l’espace. Son expertise et son dispositif expérimental d’étude de la formation des molécules dans les conditions stellaires, lui ont permis de proposer une explication alternative des données obtenues par la mission Rosetta. Leurs travaux permettent de penser que la présence d’O2 serait liée à la transformation dans le temps de l’eau oxygénée solide (H2O2) en eau gazeuse d’une part et en dioxygène d’autre part.

La présence d’O2 serait le résultat d’une évolution de la comète et pas le reflet de sa composition originelle.
En laboratoire, les chercheurs ont réussi à reproduire ce phénomène dans les conditions de très basses températures du milieu interstellaire. Ainsi, ils démontrent que la formation de l’oxygène moléculaire dans l’espace peut résulter d’une simple réaction chimique décorrélée de la présence de la vie. En extrapolant les résultats de cette expérience, il est possible de penser que l’O2 présent dans la comète peut être produit par le phénomène de dégazage qui advient lors du vieillissement de la comète. La présence du dioxygène ne serait donc pas un vestige de l’époque pré-système solaire mais le résultat de l’évolution de la comète.

Les résultats du laboratoire alimentent actuellement un débat au sein de la communauté scientifique du fait que certains admettent que les comètes subissent une évolution de leur composition dans le temps et d’autres les considèrent comme des traces intactes de leur époque de formation. D’autres expérimentations et mesures devront être mises en œuvre pour qu’un consensus puisse être trouvé.

Pour aller plus loin
Article scientifique des résultats expérimentaux effectués par le LERMA Cergy (en anglais)
Production of O2 through dismutation of H2O2 during water ice desorption: a key to understanding comet O2 abundances
Article scientifique des mesures d’O2 réalisée sur 67P (en anglais)
Abundant molecular oxygen in the coma of comet 67P/Churyumov–Gerasimenko

La naissance des comètes
Le site de la mission Rosetta
La comète 67P

François Dulieu

Astrophysique

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Pourquoi étudier 67P ?

Les comètes sont considérées comme des vestiges de la formation du système solaire. Elles existaient avant la formation de ses planètes. En partant du principe qu’elles ne subissent pas de transformations depuis leur apparition, leur analyse permettrait de mieux comprendre le contexte antérieur à notre système solaire, dit “primordial”. La Comète 67P Churyumov-Gerasimenko a été découverte en 1969. Elle fait partie de la famille des comètes de Jupiter, son orbite étant contrôlée par l’attraction de cette planète. Elle est un des plus anciens vestiges solaires connus.

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