La poussière spatiale offre bien plus que de simples images impressionnantes comme les Piliers de la Création. Il peut fournir les matériaux nécessaires pour tout construire, des planètes aux astéroïdes. Mais son apparence réelle, notamment en termes de « porosité » (c'est-à-dire le nombre de trous qu'il comporte), est un sujet de débat pour les astrochimistes depuis des décennies. Un nouvel article d'Alexey Potapov de l'Université Friedrich Schiller de Jena et de ses co-auteurs publié dans La Revue d'Astronomie et d'Astrophysique suggère que la poussière qui constitue une grande partie de l’univers pourrait être « plus spongieuse » qu’on ne le pensait initialement.
Alors pourquoi la porosité de la poussière est-elle importante ? L’un des principaux facteurs affectant la chimie qui se produit dans les nuages de choses qui flottent entre les planètes et les étoiles. Plus précisément, la surface de poussière disponible pour agir comme catalyseur dans des réactions chimiques importantes, telles que la formation de H2, est considérablement plus élevée si la poussière est « poreuse » plutôt que « compacte », comme c'est le cas dans les modèles plus traditionnels. Les poussières plus poreuses ont également des moyens de « piéger » les substances volatiles dans leur structure, les protégeant des conditions extérieures difficiles et permettant potentiellement aux particules de poussière elles-mêmes de transporter ces substances fragiles (telles que l'eau) vers des sites protoplanétaires, comme la Terre primitive.
Il est important de noter qu’il existe deux types différents de porosité lorsqu’on parle de trous entre les particules de poussière spatiale. L’une est la porosité « intrinsèque », où il y a des trous intentionnels dans le matériau lui-même – quelque chose d’équivalent à une boule de cuivre avec un grand trou au milieu de la structure. L’autre est la porosité extrinsèque, où il existe des espaces entre les particules qui se sont écrasées dans le cadre de l’attraction gravitationnelle entre elles.
Les auteurs fondent leur argument sur quatre éléments de preuve observationnels différents. Le premier concerne les échantillons de poussière qui ont été collectés dans le cadre de diverses missions, notamment Stardust et Rosetta. Deuxièmement, les observations à distance des spectres de poussières dans le milieu interstellaire. Troisièmement, la croissance expérimentale de poussières synthétiques en laboratoire. Et enfin, le quatrième concerne les simulations, à la fois à l'échelle des collisions de particules, mais aussi à l'échelle « atomistique » de la structure de la poussière elle-même.
Stardust a été lancé en 1999 dans le but exprès de traverser le coma de la comète Wild 2 et de revenir sur Terre avec cet échantillon afin qu'il puisse être analysé avec un équipement de laboratoire avancé. Rosetta a été lancée en 2004 avec l'intention de visiter la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko et d'étudier son environnement global, y compris la poussière qui forme sa coma. Les deux missions ont découvert des quantités importantes de poussières « compactes » et « poreuses », certains échantillons poreux atteignant une porosité allant jusqu'à 99 %.
Les études de polarisation de la poussière dans le milieu interstellaire fixent des limites légèrement inférieures au « caractère pelucheux » des particules de poussière. Les données d'une étude particulière d'ALMA sur HL Tau évaluent la porosité de la poussière à environ 90 %, ce qui, selon les auteurs, aurait pu être réduit par des collisions répétées entre poussières qui la compactaient. Une autre étude du système IM Lup a collecté des données sur la diffusion du système qui correspondent à des modèles de poussière comme des « agrégats fractaux » avec des rayons relativement petits.
La croissance de poussière cosmique sur une planète semble contre-intuitive, mais les chercheurs ont tenté de le faire en utilisant un laser pour ablater les roches, puis en essayant de déposer le gaz et la poussière qui en résultent. Dans ces simulations en laboratoire, le dépôt qui en résulte est toujours extrêmement poreux, ce qui correspond aux données recueillies par Rosetta et Stardust.
La modélisation a confirmé une quantité similaire de porosité, en particulier pour les modèles « hit-and-stick » des premières interactions avec la poussière, qui étaient particulièrement efficaces pour provoquer une porosité extrinsèque. La modélisation atomistique a également montré comment le fait d'avoir des « micropores » internes sur des échantillons intrinsèquement poreux pouvait abriter des molécules d'eau et les rendre moins susceptibles de se sublimer dans l'espace interplanétaire.
En fin de compte, bien qu'il existe de nombreuses preuves anecdotiques de la poussière spatiale hautement poreuse, il n'y en a pas suffisamment pour prouver de manière concluante que la majeure partie de la poussière dans l'espace ressemble à une éponge plutôt qu'à un pilier solide. Comme toujours, les auteurs estiment que davantage de données sont nécessaires avant de répondre définitivement à la question de savoir si cela est courant ou non dans tout l’univers. Si c’est le cas, peut-être que quelqu’un demandera à une IA de mettre à jour la célèbre image des Piliers de la Création pour y ajouter des trous visibles.
