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La question de l’apparition de la vie sur Terre est certainement l’une des plus grandes énigmes scientifiques à ce jour. Notamment, les biochimistes tentent de savoir comment les constituants de base de la vie et les molécules organiques complexes qui la composent sont apparus sur notre planète. Certaines hypothèses, telles que la panspermie, suggèrent que ces constituants pourraient être venus de l’espace. C’est donc là, dans le milieu interstellaire, que les scientifiques les traquent. Plusieurs molécules organiques complexes ont ainsi déjà été détectées dans l’espace et, récemment, les chercheurs en ont identifié une nouvelle : la propargylimine (PGIM). 

La particularité de cette espèce chimique réside dans sa double liaison carbone-azote, ce qui lui confère une réactivité élevée, selon l’astrochimiste Luca Bizzocchi, du Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics en Allemagne. « Avec cette double liaison, il devient un constituant fondamental des chaînes chimiques qui mènent des molécules les plus simples et les plus abondantes dans l’espace contenant du carbone et de l’azote — par exemple le formaldéhyde (H2CO) et l’ammoniac (NH3), respectivement — à des acides aminés plus complexes, éléments constitutifs fondamentaux de la biologie terrestre », explique Bizzocchi.

La région dans laquelle la molécule a été trouvée est un système de nuages ​​riches en gaz moléculaire. C’est ce qu’on appelle la zone moléculaire centrale, une zone d’un grand intérêt pour les astrochimistes. Il s’agit d’un grand réservoir de molécules organiques complexes astrophysiques, telles que le formiate d’éthyle, le cyanure d’isopropyle et l’oxyde de propylène.

Une molécule impliquée dans les processus prébiotiques

Celles-ci sont connues sous le nom de molécules prébiotiques, car elles jouent un rôle dans les processus prébiotiques qui créent les éléments constitutifs de la vie, tels que les acides aminés, l’ARN et l’ADN. La propargylimine peut également être assez importante pour ces processus — les molécules avec une double liaison carbone-azote jouent un rôle important dans un processus chimique appelé synthèse de Strecker, utilisé pour créer des acides aminés en laboratoire.

structure pgim

Structure des isomères Z et E de la PGIM. Crédits : L. Bizzocchi et al. 2020

De plus, la propargylimine est structurellement similaire à un certain nombre de molécules organiques qui ont déjà été identifiées dans l’espace. Alors, Bizzocchi et son équipe ont décidé d’aller la chercher. Mais d’abord, ils devaient savoir quoi rechercher — et cela signifiait étudier le spectre de la propargylimine en laboratoire.

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Identifier la propargylimine grâce à sa signature spectrale

Lorsque la lumière traverse un nuage moléculaire, les molécules de ce nuage absorbent et réémettent le rayonnement électromagnétique à des longueurs d’onde spécifiques, ce qui entraîne la production de raies d’absorption et d’émission. « Lorsqu’une molécule tourne dans le milieu interstellaire, elle émet des photons à des fréquences très précises. Ces informations, combinées aux données des radiotélescopes, nous permettent de savoir si une molécule est présente dans les nuages ​​moléculaires, les sites de formation des étoiles et des planètes », ajoute Bizzocchi.

Ainsi, l’équipe a enregistré les spectres de rotation de deux isomères de la propargylimine en laboratoire, totalisant environ 1000 transitions de rotation. Cela a permis à l’équipe de compiler un profil spectral très précis de la propargylimine, tenant compte de la distorsion subie par la molécule dans l’espace.

spectre pgim

Spectres des isomères Z (haut) et E (bas) de la PGIM obtenus par ordinateur. Crédits : L. Bizzocchi et al. 2020

L’étape suivante consistait à comparer ces résultats avec les observations spectrales. Ces observations ont été effectuées à l’aide du télescope de 30 mètres de la Sierra Nevada, en Espagne, et se sont concentrées sur un nuage dans la zone moléculaire centrale appelé G+0.693-0.027. « La molécule reposait dans nos données sur le nuage moléculaire G+0.693-0.027, mais nous ne pouvions pas l’identifier sans connaître sa spectroscopie précise, c’est-à-dire la description complète de sa fréquence d’émission. Dès que nous l’avons obtenu, grâce à des mesures en laboratoire, nous avons réalisé que la propargylimine était sans aucun doute là, attendant que quelqu’un la reconnaisse ».

Sources : arXiv

detection pgim

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