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formation des molécules complexes



  1. #1
    noir_ecaille

    formation des molécules complexes

    Bonjour,


    Pardonnez ma curiosité naïve, je suis plus que néophyte en astrophysique. Voici mon interrogation :

    Comment se formeraient les molécules complexes tels qu'acides aminés et j'en passe dans le vide spatial ? Et si ce n'est pas dans le vide, où se forment-elles ?


    Cordialement

    -----

    "Deviens ce que tu es", Friedrich W. Nietzsche

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  3. #2
    Saint-Sandouz

    Re : formation des molécules complexes

    Ce n’est pas parce qu’on découvre dans l’espace des molécules organiques comme le méthane (c’est à dire contenant au moins un atome de carbone lié à au moins un atome d'hydrogène) par exemple qu’il faut en conclure qu’il y aurait des acides aminés et autres molécules du vivant.

    La question que tu poses est un des problèmes majeurs concernant l’origine du vivant et n’a pas reçu de réponses à ce jour, bien qu’il y ait de nombreuses hypothèses.

    ND
    Travailler dur n'a jamais tué personne, mais je préfère ne pas prendre de risques.

  4. #3
    noir_ecaille

    Re : formation des molécules complexes

    Je ne parlais pas nécessairement des 20 acides aminés qu'utilise le phénomène vivant (terrien pour ce que j'en sais).

    Il y a, je crois, des trace d'acides aminés détectés dans les queues cométaires, avec plus de variété que le système vivant.

    Bien sûr les acides aminés ne sont qu'un exemple classe de molécules parmi d'autres concernant les molécules complexes qu'on pourrait détecter.


    J'espérais glaner quelques infos et/ou hypothèses sur la façon dont se forment ces intrigants édifices chimiques en dehors d'une sphère par exemple terrestre ou planétaire. Disons que ça titille ma curiosité
    "Deviens ce que tu es", Friedrich W. Nietzsche

  5. #4
    Gilgamesh

    Re : formation des molécules complexes

    Citation Envoyé par noir_ecaille Voir le message
    Bonjour,


    Pardonnez ma curiosité naïve, je suis plus que néophyte en astrophysique. Voici mon interrogation :

    Comment se formeraient les molécules complexes tels qu'acides aminés et j'en passe dans le vide spatial ? Et si ce n'est pas dans le vide, où se forment-elles ?


    Cordialement
    Tu as des coins d'univers (les nuages moléculaires, notamment, où naissent les étoiles) qui sont froids (10-100 K), relativement denses (104 molécules.cm-3), et qui sont violemment éclairé par le flux UV des de jeunes étoiles massives (que leurs courtes durées de vie confinent au charnier natal). En plus de ça on y trouve des poussières (produites par les étoiles en fin de vie). Le vide n'est pas un réacteur très efficace mais il permet à des espèces excitées (par le flux d'UV) de survivre relativement longtemps. Et la surface des poussières est constitué communément d'un couche de glace amorphe : la cristallisation de la glace à "haute" température expulse les espèces chimiques dissoutes tandis qu'à très basse tempéréature, la glace est non cristallisée et reste "accueillante" aux espèces dissoutes, qui peuvent poursuivre une évolution chimique en solution, sous l'effet du flux d'UV. La durée de vie d'une poussière dans l'environnement des ces vastes complexes de nuages moléculaires est de l'ordre de 200 Ma et ce type de "micro réacteur" peut donc capitaliser toute une variété de réactions à basse température pour produire des composés complexes.

    a+
    Dernière modification par Gilgamesh ; 04/11/2011 à 00h14.
    Parcours Etranges

  6. #5
    Saint-Sandouz

    Re : formation des molécules complexes

    Citation Envoyé par noir_ecaille Voir le message
    J'espérais glaner quelques infos et/ou hypothèses sur la façon dont se forment ces intrigants édifices chimiques en dehors d'une sphère par exemple terrestre ou planétaire. Disons que ça titille ma curiosité
    Comme tu le sais certainement ce forum est justement fait pour ceux que ça titille de la curiosité.
    Je ne peux pas te répondre concernant la présence d’acides aminés dans les comètes mais je te recommande, si ce n’est pas déjà fait, de consulter http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_amin%C3%A9
    Je crois que la chimie de ces composés est assez bien connue dans l’ensemble. En général, sauf erreur de ma part, les molécules qu’on trouve dans l’espace ne sont pas aussi compliquées.

    ND
    Travailler dur n'a jamais tué personne, mais je préfère ne pas prendre de risques.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Geb

    Re : formation des molécules complexes

    Bonjour,

    Citation Envoyé par Nicolas Daum Voir le message
    En général, sauf erreur de ma part, les molécules qu’on trouve dans l’espace ne sont pas aussi compliquées.
    La météorite tombée le matin du 28 septembre 1969 dans le petit village de Murchinson en Australie est une des météorites les plus étudiée à cause de sa masse importante (les morceaux collectés pèsent plus de 100 kg au total). Il s'agit d'une chondrite carbonée relativement riche en matière organique. Les acides aminés représentent environ 60 parties par million en masse. Donc oui, les acides aminés se forment dans l'espace. Les statistiques indiquent que 3% des météorites atteingnant la Terre sont des chondrites carbonées (Sears & Dodd, 1988).

    En 1988 (Cronin & al.) on avait déjà identifié, au sein de la météorite de Murchinson, 74 acides aminés différents dont 8 utilisés au sein des protéines du vivant (glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, acide aspartique et acide glutamique) et 11 acides aminés utilisés par la vie en général. Plus de 100 acides aminés différents ont pu être identifiés à l'heure actuelle dans la météorite. Toujours dans le papier de Cronin & al. (1988), on trouve la présence à un taux de l'ordre de 1 ppm, d'uracile, d'adénine, de guanine (rien de moins que 3 des bases azotées de l'ARN et de l'ADN) de xanthine et d'hypoxanthine. Évidemment les chondrites carbonées comprennent une pléiade de molécules moins complexes mais tout aussi importantes pour l'origine de la vie sur Terre.

    Le 14 février 1997, John Cronin (encore lui) et Sandra Pizzarello publient un papier intitulé “Enantiomeric Excesses in Meteoritic Amino Acids”. Ils rapportent la présence, dans un échantillon de la météorite de Murchinson, d'au moins 2 molécules organiques (DL-α-methylisoleucine et DL-α-methylalloisoleucine) où un excès de 7,0% et 9,1% (respectivement) de forme lévogyre est observé.

    Le 31 juillet 1998, Jeremy Bailey et ses collègues publient un papier intitulé “Circular Polarization in Star-Formation Regions: Implications for Biomolecular Homochirality”. L'observation d'une région de la nébuleuse d'Orion appelée Orion Molecular Cloud 1 (OMC-1) a révélé une polarisation circulaire de la lumière dans le proche infrarouge. Si une polarisation dans l'UV existe également, cela pourrait expliquer l'origine de l'homochiralité du vivant sur Terre (acide aminé de forme lévogyre, sucre de forme dextrogyre).

    Le 20 juillet 2005, Uwe Meierhenrich et ses collègues publient “Asymmetric Vacuum UV photolysis of the Amino Acid Leucine in the Solid State” dans lequel un mélange racémique de leucine (50% de forme dextrogyre, 50% de forme lévogyre) est soumis à l'irradiation d'un rayonnement UV (longueur d'onde 182 nanomètres) polarisé circulairement à droite. Un excès (de 2,6%) de leucine de forme dextrogyre est alors à la fin de l'expérience.

    Il suffit de changer la polarisation de la lumière (à gauche) pour obtenir la forme lévogyre rencontré dans le vivant, et d'imaginer que la polarisation observée dans la nébuleuse d'Orion dans le proche infrarouge existe aussi pour la lumière UV (assez énergétique pour faire le tri), et nous aurions là l'excès d'énantiomère le plus important jamais observé. Un excès initial de 1% (contre 2,6% observé) suffit à obtenir une solution à 100% si l'on imagine des réactions qui s'autoentretiennent.

    Donc, non seulement l'espace interstellaire baigné de lumière UV que décrit Gilgamesh aurait permis la formation d'acides aminés en relativement grande quantité, mais ce petit apport d'acides aminés de l'espace pourrait expliquer également l'homochiralité de la vie sur Terre.

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 04/11/2011 à 11h54.

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  10. #7
    noir_ecaille

    Re : formation des molécules complexes

    Que de découvertes pour moi. J'adore


    Donc si j'ai bien saisi, la polarité de la lumière influe sur la chiralité des molécules complexes en formations ?

    Questions subsidiaires... Notre atmosphère polarise-t-elle ou non la lumière reçu de notre étoile ? Existe-il des composés d'origine volcanique qui auraient ce pouvoir ?
    "Deviens ce que tu es", Friedrich W. Nietzsche

  11. #8
    noir_ecaille

    Re : formation des molécules complexes

    Erratum...

    Questions subsidiaires :

    Notre atmosphère polarise-t-elle ou non la lumière reçu de notre étoile ?
    Existe-il des composés d'origine volcanique qui auraient ce pouvoir ?
    La distorsion de l'espace-temps peut-elle avoir un effet polarisant ?
    "Deviens ce que tu es", Friedrich W. Nietzsche

  12. #9
    Geb

    Re : formation des molécules complexes

    Bonsoir,

    Citation Envoyé par noir_ecaille Voir le message
    Que de découvertes pour moi. J'adore
    Je te remercie de manifester ta satisfaction, parce que ça prend un certain temps d'être complet en allant chercher le lien vers les articles correspondant. Et surtout, de relire les abstracts pour ne pas dire de bêtises.

    Citation Envoyé par noir_ecaille Voir le message
    Notre atmosphère polarise-t-elle ou non la lumière reçu de notre étoile ?
    À ma connaissance, un rayonnement identique à celui utilisé dans l'expérience de Meierhenrich est bloqué par la couche d'ozone. Mais évidemment, le rayonnement UV du jeune Soleil était beaucoup plus important, et la couche d'ozone n'existait pas dans l'atmosphère de la Terre primitive. Quoiqu'il en soit, avant la vie, l'atmosphère terrestre était beaucoup plus dense (~200 atmosphères au départ, environ 40 atmosphères par la suite). Une telle densité serait a priori suffisante pour bloquer les rayons UV (même ceux du jeune Soleil) bien plus efficacement que la couche d'ozone actuelle.

    Dans ces conditions, il est très probable que l'homochiralité des acides aminés d'origines extraterrestres est bien due à l'irradiation de celles-ci par un rayonnement UV polarisé à gauche dans le milieu interstellaire, et non à une caractéristique obtenue a posteriori une fois que ces molécules organiques aient atteint la Terre à la manière de celles contenues dans la météorite de Murchinson.

    Au même titre que l'on pense aujourd'hui que le coeur préstellaire dans lequel le Soleil s'est formé était dans un amas d'étoiles comme la nébuleuse d'Orion, baigné de lumière UV et qu'une explosion de supernova à favorisé l'effondrement de ce cocon préstellaire, on a de forte raison de pensé que les molécules organiques qu'abrite aujourd'hui une petites parties des corps rocheux primitifs du systèmes solaires (comme les astéroïdes) étaient baignées dans un rayonnement UV polarisé à gauche.

    J'ignore à quel point l'homochiralité est importante pour la vie telle que nous la connaissons. Est-ce qu'une homochiralité gauche-droite pour les bases azotés et pour les sucres respectivement est indispensable (une vie droite-gauche serait-elle possible) ? Mais on pourrait penser, le cas échéant, que le fait que le Soleil se soit formé dans une nébuleuse avec un rayonnement UV polarisé à gauche ait favorisé l'émergence de la vie telle que nous la connaissons. La lumière UV des nébuleuses est-elle toujours polarisée ? Si oui, est-elle souvent polarisée à gauche ? Je l'ignore.

    De la même manière, l'apport de matière organique d'origine extraterrestre (l'adénine contenue dans l'ADN serait synthétisée plus facilement dans l'Espace que sur la Terre primitive !), mais aussi de phosphore (d'importance capital pour la vie), a été grandement favorisé par ce qu'on appelle le Grand Bombardement Tardif au environ de 4 milliards d'années avant le présent.

    Voir ici :

    Le phosphore des météorites a permis la vie sur Terre

    L'adénine du premier ADN : une origine extraterrestre ?

    On pense que le Grand Bombardement Tardif aurait été provoqué par une résonance dans les orbites d'Uranus et Neptune (dont les positions auraient été inverse auparavant). C'est le modèle de Nice, mais il y en a d'autres.

    Ici tu as le résumé des fameux articles publiés en mai 2005 dans Nature par la fameuse équipe de Nice :

    Cratères lunaires, astéroïdes et Système Solaire : une nouvelle théorie

    Ici, tu as le résumé d’un autre article publié par Alessandro Morbidelli (de l’équipe de Nice) avec un de ses confrères, sur la formation de la ceinture de Kuiper :

    http://www2.cnrs.fr/presse/communique/326.htm

    Sur cette page web tu trouves un lien pour télécharger les fameuses simulations aboutissant au Grand Bombardement Tardif (toujours de l’équipe de Nice).

    Dans cette article, on tente d’expliquer la différence entre Callisto et Ganymède par le Grand Bombardement Tardif :

    Pourquoi Callisto et Ganymède sont-elles si différentes ?

    Une nouvelle hypothèse semble indiquer qu'un Grand Bombardement Tardif serait mieux expliqué (la probabilité d'un GBT serait plus grande) par une cinquième planète massive qui aurait été éjectée de notre Système Solaire en formation.

    Voir ici : Le Système solaire aurait perdu une planète lors de sa formation

    Certains chercheurs suggèrent même que ce Grand Bombardement Tardif est encore une autre de ces conditions ayant permis l'émergence de la vie sur la Terre primitive. Voir ici : How Common are Extrasolar, Late Heavy Bombardments? (Booth & al. , 2009)

    Cordialement
    Dernière modification par Geb ; 04/11/2011 à 20h49.

  13. #10
    noir_ecaille

    Re : formation des molécules complexes

    Je n'ai pas encore tout lu mais mes neurones en redemandent
    "Deviens ce que tu es", Friedrich W. Nietzsche

  14. #11
    noir_ecaille

    Re : formation des molécules complexes

    C'est un peu hors sujet mais...

    Quelle(s) différence(s) entre cryovolcanisme et hydrovolcanisme ?

    Comment un corps cométaire peut "libérer" des molécules complexes sur une planète alors qu'à l'impact ou lors de la friction atmosphérique, j'imagine que des molécules fragiles comme des bases azotées ou des acides aminés seraient altérés voire détruits ?
    Combien de temps faut-il pour former une naine jaune à partir d'un nuage moléculaire/gazeux ?
    La ceinture de Kuiper et le nuage d'Oort sont-ils (en ce moment) plus riches en molécules complexes que le système solaire intérieur ?
    Et que sont ces populations "chaudes" et "froides" ? http://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%...ture_de_Kuiper
    Dernière modification par Gilgamesh ; 05/11/2011 à 19h55.
    "Deviens ce que tu es", Friedrich W. Nietzsche

  15. #12
    harmonique

    Re : formation des molécules complexes

    Bonjours !

    Je me pose cette question.

    Peut t'on considérer l'électronégativité des atomes comme le principe de la formation de tout les liaison chimiques qui maine a la formation de touts les éléments chimique ?


    http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89l...9gativit%C3%A9


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  17. #13
    Gilgamesh

    Re : formation des molécules complexes

    Quelle(s) différence(s) entre cryovolcanisme et hydrovolcanisme ?
    L'hydrovolcanisme concerne tous les phénomènes qui résultent du contact de l'eau avec le magma chaud (ou les roches du manteau productrices de magma). C'est donc un phénomène tout à fait "terrestre", qui concerne à la fois la production de magma notamment dans un contexte de subduction (l'eau abaisse fortement le point de fusion) et tous les phénomènes éruptifs avec production explosive de vapeur (syle Mont Saint Hélène, 1980), les geysers, etc.

    Le cryovolcanisme c'est le volcanisme qui prend place dans un manteau et une lithosphère planétaires glacés, où l'eau, plus ou moins enrichie en solutés, prend la place des silicates.



    Comment un corps cométaire peut "libérer" des molécules complexes sur une planète alors qu'à l'impact ou lors de la friction atmosphérique, j'imagine que des molécules fragiles comme des bases azotées ou des acides aminés seraient altérés voire détruits ?
    Il y a effectivement un taille minimale pour que l'intérieure de la météorite reste froid, avec un ratio surface/volume suffisant pour ralentir suffisamment le corps afin que l'impact se fasse à faible vitesse.



    Combien de temps faut-il pour former une naine jaune à partir d'un nuage moléculaire/gazeux ?
    Une page assez détaillée là desus : Star Formation

    FG19_t01.jpg

    La ceinture de Kuiper et le nuage d'Oort sont-ils (en ce moment) plus riches en molécules complexes que le système solaire intérieur ?
    Si on s'arrête aux petits corps, c'est très probable oui, du fait de la richesse en glace et autres molécules volatiles.


    Et que sont ces populations "chaudes" et "froides" ? http://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%...ture_de_Kuiper
    Les objets transneptuniens se classent en :

    Plutinos et objet résonants (29%) : ce sont les objets qui sont en résonance orbitale avec Neptune. Environ la moitié à la même résonance orbitale 3:2 que Pluton, les "petits Pluton" ou Plutinos.

    Objets classiques (55%) : située sur une orbite à la fois stable et non résonante. C'est dans cette population que l'on distingue les objets "chauds" ou "froids" en fonction de l'inclinaison orbitale. Ces adjectifs font référence à l'excitation dynamique des orbites. Les objets "chauds", aux orbites inclinées ont des vitesses orbitales relativement plus élevées que les objets "froids" aux orbites relativement peu inclinées.

    Objets dispersés (5%) : ont une orbite extrêmement elliptique, en forte interaction avec Neptune, et de ce fait probablement instable sur la durée du système solaire. Famille certainement sous représentée du fait d'un fort biais observationnel.

    Objets détachés (5%) : même orbite extrême mais pas d'intéraction gravitationnelle avec Neptune, ce qui rend l'orbite stable.

    Centaures (5%) :une partie de l'orbite se situe entre Jupiter et Neptune.

    a+
    Dernière modification par Gilgamesh ; 05/11/2011 à 21h55.
    Parcours Etranges

  18. #14
    noir_ecaille

    Re : formation des molécules complexes

    Encore merci pour toutes ces précisions
    "Deviens ce que tu es", Friedrich W. Nietzsche

  19. #15
    Geb

    Re : formation des molécules complexes

    Bonjour,

    Je n'ai rien à ajouter aux réponses de Gilgamesh, si ce n'est quelques détails supplémentaires sur la formation des étoiles de type solaire.

    À ce propos je te suggère d'abord de lire cet article très intéressant :

    L'enfance des étoiles

    La nébuleuse primitive (c'est ainsi que l'on nomme le lieu de formation du Soleil) était un nuage moléculaire, principalement constitué d'hydrogène et dans lequel des étoiles massives se sont formés.

    Pour mieux comprendre, je te propose ensuite de (re)lire ces articles de Futura-Sciences :

    Une nouvelle théorie pour expliquer la formation du Système Solaire

    Le système solaire est né dans la tourmente

    Un Little Bang est bien à l'origine du système solaire

    Les nébuleuses sont ce qu’on appelle des pouponnières d’étoiles. Dans ces nébuleuses, les cocons préstellaires (ces petits marrants d'anglo-saxons utilisent le terme de Evaporating Gaseous Globule) s’effondrent sur eux-mêmes de 2 manières :

    1) sous la pression du rayonnement d’autres étoiles environnantes,
    2) sous l’onde de choc issue de l’explosion d’une supernova environnante.

    Tout dans la Galaxie est en rotation. À cause de la force centrifuge, une partie de la matière est déviée sur les côtés, et le résultat est la formation d’un cœur protostellaire, formé du gaz et des poussières originelles qui sont parvenus au centre, et autour de cette proto-étoile, un disque de gaz et de poussières se forme. C’est dans ce disque de gaz et de poussières que se formeront plus tard les planètes.

    Les cocons préstellaires, ce sont par exemple ces petites "boursouflures" visibles sur les "bords" de l'un des Piliers de la Création de la Nébuleuse de l'Aigle. On les voit très bien (au sommet du "pilier" à l'extrême gauche) sur cette image prise par le télescope spatial Hubble en 1995 :

    Piliers de la Création

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 06/11/2011 à 15h05.

  20. #16
    Geb

    Re : formation des molécules complexes

    Bonjour,

    Apparemment, aussi bien les recherches sur la synthèse de molécules organiques dans l'atmosphère terrestre primitive que sur la synthèse de molécules organiques dans l'espace interstellaire utilisent les réactions de Strecker découvertes par le chimiste allemand Adolph Strecker en 1850.

    Je n'ai que des informations fragmentaires pour l'instant, mais pour la synthèse dans l'espace interstellaire, le mécanisme proposé (Cronin et al., 1993) fait intervenir comme molécules de départ l'aldéhyde alpha-bêta insaturé, l'acide cyanhydrique et l'ammoniac.

    Cordialement.

  21. #17
    noir_ecaille

    Re : formation des molécules complexes

    De telles réactions peuvent-elles avoir lieu à des pressions et températures telles qu'il en existerait dans une éventuelle nébuleuse "de neige sale" ?
    "Deviens ce que tu es", Friedrich W. Nietzsche

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