Une étude publiée dans The Planetary Science Journal révèle la présence de dizaines de milliers de composés organiques inédits au sein des météorites de Murchison et d’Aguas Zarcas. Des analyses menées grâce à un spectromètre de masse de 21 teslas permettent d’observer pour la première fois cette matière complexe.
À retenir
- Joseph W. Frye-Jones, du National High Magnetic Field Laboratory et de Florida State, a dirigé cette étude publiée dans The Planetary Science Journal.
- Les échantillons proviennent de la météorite de Murchison (tombée en Australie en 1969) et de la météorite d’Aguas Zarcas (tombée au Costa Rica en 2019).
- L’analyse a mobilisé un spectromètre de masse supraconducteur de 21 teslas, le plus puissant au monde, situé à Tallahassee.
- La recherche s’est concentrée sur la matière organique soluble (SOM) plutôt que sur des molécules isolées comme les acides aminés ou l’uracile.
Des archives chimiques antérieures au système solaire
Certaines météorites, classées parmi les chondrites carbonées, se sont formées avant même les planètes du système solaire. Elles proviennent d’un nuage de gaz et de poussière en orbite autour du Soleil primitif. En évitant le processus de formation planétaire, ces roches ont préservé une composition chimique inchangée depuis des milliards d’années.
Les chimistes analysent ces objets célestes depuis des décennies afin d’en comprendre l’origine. Jusqu’à présent, les protocoles standards consistaient à dissoudre de la poudre de météorite dans de l’eau ou de l’acide pour rechercher des briques élémentaires spécifiques, telles que les acides aminés, les sucres simples ou les bases de l’ADN.
Cette méthode traditionnelle laissait de côté la grande majorité des composés présents dans les échantillons, regroupés sous le terme de matière organique soluble. La nouvelle approche méthodologique menée par l’équipe de recherche modifie cette perspective en examinant l’ensemble de ces composés non ciblés par le passé.
Une méthode d’extraction séquentielle par solvants
Pour analyser cette matière organique soluble, les chercheurs ont réduit en poudre des fragments des météorites de Murchison et d’Aguas Zarcas. Ils ont ensuite procédé à un rinçage à l’aide de quatre solvants séquentiels caractérisés par une polarité décroissante : le méthanol, l’éthanol, le choloroforme et le toluène, auxquels s’ajoute l’acétone pour les spécimens de Murchison.
En appliquant le principe chimique selon lequel « le semblable dissout le semblable », les solvants les plus polaires ont extrait les composés à chaîne ouverte contenant de l’azote et de l’oxygène. Les solvants moins polaires ont quant à eux capturé les molécules organiques huileuses dotées de structures cycliques aromatiques.
Cette préparation chimique minutieuse a permis de séparer les fractions de matière avant de les soumettre à des instruments de mesure d’une sensibilité inédite. L’utilisation de ces solvants successifs garantit une couverture analytique bien plus large que les extractions à l’eau ou à l’acide utilisées lors des études antérieures.
Des instruments de mesure d’une précision inégalée
Toutes les solutions issues de cette extraction ont été analysées à l’aide de deux instruments de pointe. Le premier est un spectromètre de masse de 21 teslas, hébergé au National MagLab de Tallahassee en Floride. Il s’agit du spectromètre de masse supraconducteur le plus puissant du monde.
La spécificité de cet appareil réside dans sa capacité à mesurer la masse d’un composé avec une précision extrême. Selon la publication scientifique, la marge d’erreur des mesures est inférieure à la masse d’un unique électron. Le second instrument employé est un microscope à force atomique à haute résolution.
Ces technologies permettent de cartographier et d’identifier des structures chimiques d’une complexité jusqu’alors inaccessible aux laboratoires d’analyse planétaire. Les données obtenues confirment l’existence d’une diversité moléculaire considérable au sein des chondrites carbonées, ouvrant de nouvelles perspectives pour l’étude de la chimie prébiotique dans le milieu interstellaire.