Les scientifiques ont trouvé des preuves que les noyaux des petites géantes gazeuses de notre système solaire pourraient être remplis de composés moléculaires “exotiques”, qui semblent ne subsister que sous une pression énorme.
Parmi les composés susceptibles d’exister à l’intérieur de Neptune, Uranus et la lune glacée de Jupiter, Europe, figurent l’acide carbonique (H2CO3) et un composé extrêmement rare d’hydrogène moléculaire et de méthane (2CH4:3H2).
“Les plus petites géantes gazeuses – Uranus et Neptune – sont constituées en grande partie de carbone, d’hydrogène et d’oxygène”, a déclaré l’un des membres de l’équipe, Artem Oganov, de l’Institut de physique et de technologie de Moscou, en Russie.
“Nous avons découvert qu’à une pression de plusieurs millions d’atmosphères, des composés inattendus devraient se former à l’intérieur de ces planètes. Les noyaux de ces planètes pourraient être en grande partie constitués de ces matériaux exotiques.”
Pour trouver les composés, l’équipe a utilisé un puissant algorithme appelé “Universal Structure Predictor : Evolutionary Xtallography (USPEX), qui peut prédire comment les composés et les cristaux se forment sous différentes pressions.
Ils ont décidé d’expérimenter les systèmes carbone-hydrogène-oxygène en particulier, car ces trois éléments sont utilisés pour fabriquer de la matière organique et sont donc communs aux géantes gazeuses et à d’autres types de planètes.
il s’agit d’un système extrêmement important, car toute la chimie organique “repose” sur ces trois éléments, et jusqu’à présent, on ne savait pas très bien comment ils se comportent sous des pressions et des températures extrêmes”, a déclaré Oganov.
“De plus, ils jouent un rôle essentiel dans la chimie des planètes géantes”
Ils ont découvert qu’à des pressions extrêmement élevées, ces trois éléments formaient des composés extrêmement rares. Par exemple, à environ 4 gigapascals – soit environ 40 788 kilogrammes par centimètre carré (580 151 livres par pouce carré) – le méthane et l’hydrogène moléculaire s’associent pour former ce qu’on appelle des cocristaux.
Les cocristaux sont si rares que les chimistes ne parviennent même pas à s’entendre sur leur définition.
À environ 6 gigapascals dans la simulation, un type de cocristal composé d’eau et de méthane, appelé hydrate, a pu se former.
À 0,95 gigapascal, l’acide carbonique est devenu stable, ce qui n’est pas rien, car l’ acide carbonique est très instable dans des conditions normales, nécessitant un vide et des températures très basses pour exister en tant que composé pur.
“Il est possible que les noyaux de Neptune et d’Uranus contiennent des quantités importantes d’un polymère d’acide carbonique et d’acide orthocarbonique”, a déclaré Oganov.
Outre la découverte de ces composés exotiques, l’équipe a pris des notes sur l’évolution des systèmes carbone-hydrogène-oxygène jusqu’à des pressions de 400 gigapascals.
Elle a ainsi pu observer les éléments se déplacer, se former et se stabiliser en différents composés, ce qui a permis d’obtenir environ 125 000 structures chimiques différentes à analyser.
Bien que tout cela semble assez fou si vous n’êtes pas un expert en chimie, l’idée est que nous sommes maintenant sur le point de comprendre comment des composés rares sur Terre peuvent être courants dans les noyaux hautement pressurisés des planètes géantes.
Sachant cela, les scientifiques pourraient être en mesure de mieux comprendre comment ces géantes se sont formées et ce qui se passe à l’intérieur d’elles.
Bien sûr, tant que les résultats n’auront pas été confirmés par autre chose qu’une simulation informatique, nous ne pourrons pas dire avec certitude si les prédictions de l’équipe sont exactes, mais comme Jupiter nous a réservé d ‘énormes surprises cette semaine, nous ne voudrions pas oublier nos voisins planétaires.
Les travaux de l’équipe ont été publiés dans Nature.