Des scientifiques dévoilent les empreintes digitales cosmiques des anneaux de soufre

Pour la première fois, une équipe de scientifiques du HFML-FELIX de l’Université Radboud a dévoilé les empreintes cosmiques des anneaux de soufre. Ces résultats, publiés dans Nature Communicationspourrait apporter un nouvel éclairage sur la manière dont le soufre a été transporté des nuages ​​interstellaires sombres (où se forment les étoiles) vers les jeunes systèmes planétaires et les planètes comme la Terre et Vénus, et offrir des moyens de rechercher du soufre cosmique à l’aide du télescope spatial James Webb (JWST).

Le soufre est essentiel à tous les êtres vivants et est l’un des six éléments chimiques qui composent l’ADN. Mais son cheminement depuis les nuages ​​interstellaires jusqu’aux planètes et à leurs atmosphères n’est pas bien connu. Le soufre se trouve dans les nuages ​​de gaz diffus de notre galaxie. Cependant, lorsque ces nuages ​​de gaz se contractent pour former de nouvelles étoiles et planètes, la majeure partie du soufre échappe à la détection humaine.

Piero Ferrari, scientifique de la ligne de faisceau, explique : « Jusqu’à présent, seulement 1 % du réservoir cosmique de soufre a été retrouvé dans l’espace, par exemple sous forme de dioxyde de soufre ou de sulfure d’hydrogène. On ne sait toujours pas comment et sous quelle forme le soufre est délivré aux jeunes disques de formation de planètes, comme la Terre ou Vénus. »

Pour résoudre le problème du soufre manquant, les astrochimistes ont émis l’hypothèse que le soufre atomique pouvait être enfermé dans une grande molécule en anneau entièrement constituée de soufre. En utilisant des modèles pour simuler des réactions chimiques dans des nuages ​​interstellaires sombres (où se forment les étoiles et les planètes), ils ont découvert que des chaînes et des anneaux de soufre peuvent se former, en particulier l’anneau S₈.

Cette hypothèse a récemment été confirmée par la découverte de molécules de soufre contenant jusqu’à quatre atomes de soufre dans la comète Rosetta et dans un astéroïde.

Cependant, leur stabilité n’est pas bien comprise, ce qui laisse ouverte la question de savoir comment de tels anneaux et chaînes peuvent survivre pendant la formation des planètes. De plus, leur présence dans les nuages ​​sombres n’a pas pu être établie car cela nécessite de connaître leur spectre infrarouge.

En utilisant le laser à électrons libres du HFML-FELIX, l’équipe a enregistré pour la première fois la signature spectrale infrarouge de la molécule entièrement soufrée la plus stable, l’octasoufre ou S₈et de plusieurs molécules de soufre plus petites. Cela ouvre la possibilité de rechercher ces molécules dans les nuages ​​sombres interstellaires à l’aide du puissant télescope spatial James Webb.

Ferrari déclare : « Cependant, les estimations préliminaires indiquent que la détection de S₈ avec JWST, ce sera toujours un défi.”

L’équipe a également pu découvrir comment S₈ se brise, c’est-à-dire quels sont les fragments et quelle quantité d’énergie cela prend. Les nouvelles données montrent que S₈ est plus fragile que ce que les modèles supposaient auparavant, ce qui signifie que sa survie pourrait être compromise par des photons de haute énergie ou des particules cosmiques.

Ces données sont d’une grande importance pour les modèles astrochimiques, qui traitent des voies chimiques reliant la formation de molécules dans les environnements interstellaires et leur présence dans les atmosphères et les intérieurs planétaires.

Ferrari ajoute : « En connaissant les empreintes cosmiques de cet élément mystérieux mais crucial qu’est le soufre, nous pouvons concentrer nos recherches sur les voies par lesquelles le soufre atteint de nouvelles planètes dans notre galaxie. Cela nous permet de mieux comprendre comment la vie se forme. »