Une étude explique pourquoi la coloration vert vif est concentrée uniquement dans les têtes des comètes

Une étude Explique Pourquoi La Coloration Vert Vif Est Concentrée

Composées de gaz gelés, de roches et de poussière, les comètes sont les vestiges de la formation du système solaire, qui a eu lieu il y a environ 4,6 milliards d’années. Étant donné que les corps glacés se réchauffent très rapidement à mesure qu’ils se rapprochent du Soleil, la glace solide se transforme directement en gaz grâce à un processus appelé sublimation, qui intensifie la teinte vert vif.

La comète Leonard enregistrée à Campinas, SP
La comète Leonard enregistrée à Campinas, SP. Les scientifiques ont compris pourquoi les queues des comètes n’ont pas la même lueur verte intense que leurs noyaux. Image : Samuel Guimarães

Cependant, cette coloration n’apparaît qu’autour de la tête de certaines comètes, et jamais sur leur queue. Une nouvelle étude de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) à Sydney, en Australie, pourrait enfin en révéler la raison.

Comment les scientifiques ont mené la recherche

En utilisant une chambre à vide et des lasers, les chercheurs impliqués dans l’étude ont pu recréer la réaction chimique qui se produit lorsque le rayonnement ultraviolet du Soleil décompose un composé appelé carbone diatomique (également connu sous le nom de dicarbone ou Cdeux). Cette réaction fait que les corps congelés paraissent verts.

Appelé photodissociation, ce processus a été théorisé à l’origine par le physicien Gerhard Herzberg dans les années 1930, mais a été difficile à tester jusqu’à présent. C’est parce que le dicarbone, qui est composé de deux atomes de carbone, est très réactif et instable. On ne le trouve que dans des environnements extrêmement énergétiques ou pauvres en oxygène tels que les étoiles, les comètes et le milieu interstellaire.

Selon l’étude, le dicarbone ne peut pas exister dans une comète tant qu’elle ne s’approche pas du Soleil, ce qui chauffe sa matière organique, la faisant s’évaporer et entrer dans la coma, qui est l’enveloppe gazeuse autour de la comète. Ensuite, la lumière du soleil décompose les plus grosses molécules organiques, créant le dicarbone.

Lorsqu’une comète se rapproche encore plus du Soleil, la photodissociation brise le dicarbone frais avant qu’il ne puisse s’éloigner trop du noyau ou de la tête de la comète.

Ainsi, alors que la comète elle-même semble plus brillante à mesure qu’elle s’approche de notre étoile hôte, la coma verte radieuse se rétrécit à mesure que le dicarbone est brisé par la lumière du soleil. De cette façon, le dicarbone n’atteint jamais la queue de la comète, c’est pourquoi cette partie n’a pas la lueur verte intense de la tête.

Des chercheurs ont simulé pour la première fois l’interaction chimique qui a lieu dans les fusées

C’était la première fois que des chercheurs pouvaient étudier cette interaction chimique dans un environnement contrôlé sur Terre. « Nous avons prouvé le mécanisme par lequel le dicarbone est décomposé par la lumière du soleil », a déclaré Timothy Schmidt, auteur principal de l’étude et professeur de chimie à l’UNSW. « Cela explique pourquoi la coma verte – la couche diffuse de gaz et de poussière autour du noyau – se rétrécit à mesure qu’une comète s’approche du Soleil, et aussi pourquoi la queue de la comète n’est pas verte. »

Selon Schmidt, pour créer les molécules de dicarbone, les chercheurs ont utilisé du perchloroéthylène, un composé de deux atomes de carbone et de quatre atomes de chlore, et ont utilisé des lasers ultraviolets pour éliminer les atomes de chlore.

Ensuite, les molécules de dicarbone résultantes ont été envoyées par un faisceau de gaz dans une chambre à vide d’environ 2 mètres de long. Dans la chambre à vide, le dicarbone a été soumis à plus de rayonnement de lasers ultraviolets, brisant les atomes de carbone tandis que les scientifiques pouvaient mesurer la vitesse de chaque atome et l’énergie qui avait été stockée dans la liaison qui les unissait.

« Le dicarbone provient de la décomposition de molécules organiques plus grosses congelées dans le noyau de la comète – le genre de molécules qui sont les ingrédients de la vie », a déclaré Schmidt. « En comprenant leur vie et leur destruction, nous pouvons mieux comprendre la quantité de matière organique qui s’évapore des comètes. Des découvertes comme celles-ci pourraient un jour nous aider à résoudre d’autres mystères spatiaux.

Selon l’article scientifique décrivant l’étude, publié dans Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS), l’expérience était particulièrement complexe, car les lasers UV étaient invisibles pour les opérateurs humains et la grande réactivité des molécules de dicarbone.

« Nous étions sur le point d’abandonner, il a fallu tellement de temps pour s’assurer que tout était précisément aligné dans l’espace et le temps », a déclaré Jasmin Borsovszky, auteur principal de l’étude et ancien étudiant à l’UNSW. « Les trois lasers étaient tous invisibles, il y a donc eu beaucoup de coups dans le noir – littéralement. »

« C’est extrêmement gratifiant d’avoir résolu une énigme qui remonte aux années 1930 », a déclaré Schmidt, ajoutant que les découvertes pourraient révéler de nouveaux indices sur la façon dont les comètes ont livré du carbone et d’autres éléments constitutifs de la vie sur Terre.

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