Depuis des décennies, les astrochimistes recherchaient des atomes de soufre dans l'espace et trouvaient étonnamment peu de l'élément qui est un ingrédient clé à la vie. Une nouvelle étude pourrait indiquer où elle s'est cachée.
Une équipe internationale de chercheurs, dont Ryan Fortenberry, une astrochimiste à l'Université du Mississippi; Ralf Kaiser, professeur de chimie à l'Université d'Hawaï à Mānoa; et Samer Gozem, chimiste informatique de Georgia State University, ont publié leurs recherches dans la revue Nature.
« Le sulfure d'hydrogène est partout: c'est un produit de centrales électriques au charbon, elle a un effet sur les pluies acides, elle modifie les niveaux de pH des océans et il sort des volcans », a déclaré Fortenberry. « Si nous comprenons une meilleure compréhension de ce que la chimie du soufre peut faire, la commercialisation technologique qui peut en découler ne peut être réalisée qu'avec une base de connaissances fondamentales. »
Le soufre est le 10e élément le plus abondant de l'univers et est considéré comme un élément chimique vital pour les planètes, les étoiles et la vie. L'absence de soufre moléculaire dans l'espace est un mystère depuis des années.
« La quantité observée de soufre dans les nuages moléculaires denses est moindre – réalisée aux abondances en phase gazeuse prévues – par trois ordres de grandeur », a déclaré Kaiser.
La réponse pourrait se situer dans la glace interstellaire.
Dans les régions froides de l'espace, le soufre peut former deux configurations distinctes et stables: les couronnes octasulfure, qui sont un groupe de huit atomes de soufre configurés dans les couronnes annuelles et les polysulfanes, des chaînes d'atomes de soufre qui sont collées par l'hydrogène. Ces molécules peuvent se former sur des grains de poussière glacés, verrouillant le soufre en formes solides.
« Si vous utilisez, par exemple, le télescope spatial James Webb, vous obtenez une signature spécifique à des longueurs d'onde spécifiques pour l'oxygène et le carbone et l'azote, etc. », a déclaré Fortenberry. « Mais quand vous faites cela pour le soufre, il est hors de contrôle, et nous ne savons pas pourquoi il n'y a pas assez de soufre moléculaire.
« Ce que ce travail montre, c'est que les formes les plus courantes de soufre que nous connaissons déjà sont probablement l'endroit où le soufre se cache. »
Les recherches de Kaiser et Fortenberry ont montré que ces molécules riches en soufre peuvent être abondantes dans des régions glacées de l'espace interstellaire, donnant aux astronomes une feuille de route potentielle pour résoudre le puzzle de soufre.
« Les simulations de laboratoire de conditions interstellaires telles que cette étude découvrent que les inventaires possibles de molécules contenant du soufre qui peuvent être formées sur des ICI interstellaires », a déclaré Kaiser. « Les astronomes peuvent ensuite utiliser les résultats et rechercher ces molécules de polysulfane dans le milieu interstellaire via des radiotélescopes une fois sublimés dans la phase gazeuse dans les régions de formation d'étoiles. »
La raison pour laquelle le soufre a été si difficile à trouver est que les liaisons qu'elle forme changent toujours, passant des couronnes aux chaînes et une variété d'autres formulations.
« Il ne maintient jamais la même forme », a déclaré Fortenberry. « C'est un peu comme un virus – comme il bouge, ça change. »
Le travail des chercheurs identifie des configurations stables possibles que les astronomes peuvent rechercher dans l'univers.
« Ce que j'aime à propos de l'astrochimie, c'est qu'il vous oblige à poser des questions difficiles, puis vous oblige à trouver des solutions créatives », a déclaré Fortenberry. « Et ces questions difficiles et solutions créatives peuvent avoir des conséquences positives significatives et involontaires. »
