L'étude des structures de la glace soulève un pan du voile sur les mystères de l'univers
L'eau est très présente dans l'univers, par exemple sous forme de films de glace à très basse température sur les particules de poussière interstellaire. Jusqu'ici, les informations sur la structure de ces films à petite échelle étaient rares et incomplètes, expliquent les scientifiques. Aujourd'hui, des techniques de pointe permettent aux chercheurs de créer des pellicules de glace dans des conditions similaires à celles de l'espace, et d'étudier leur organisation moléculaire. Ils obtiendront ainsi des indices leur permettant de répondre à des questions fondamentales, telles que celles sur l'abiogenèse et sur l'origine de la vie sur Terre. Un atelier exploratoire, organisé par la Fondation européenne de la science (ESF), s'est intéressé à la recherche exploratoire sur les structures de la glace. Pour la plupart d'entre nous, le terme «glace» évoque seulement les cubes d'eau gelée dont nous remplissons nos verres en été. Mais ce n'est que la partie visible de l'iceberg, comme l'a montré un récent atelier qui s'est tenu à Grenade, en Espagne. Son but principal était de générer des idées, au bénéfice d'un futur réseau européen sur ce sujet. La rencontre était coprésidée par le docteur Julyan Cartwright, spécialiste des structures de la glace à l'Institut Andalou des sciences de la Terre (IACT) du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) et de l'université de Grenade, en Espagne, ainsi que par C. Ignacio Sainz-Diaz, également de l'IACT. Selon le docteur Cartwright, l'étude de ces structures de glace pourrait conduire à des découvertes révolutionnaires dans d'autres domaines, et avoir de nombreuses applications industrielles. Certaines des propriétés surprenantes de la glace sont connues depuis longtemps. Par exemple, c'est la seule substance non métallique dont le volume augmente lorsqu'elle gèle. L'atelier présentait de nombreux points de vue expérimentaux et théoriques, non seulement sur la glace hydrique, mais également sur diverses glaces et solides formés par condensation à partir de différents types de gaz, et qui existent dans les conditions extrêmes de l'espace. Il s'est également intéressé au polymorphisme et au polyamorphisme de la glace, à sa nucléation, sa morphologie, sa réactivité et sa spectroscopie. Néanmoins, c'est la glace dans l'espace qui constituait le thème principal de l'atelier. La glace est présente sur les grains de poussière, mais également sur les astéroïdes, les comètes, les lunes et les planètes froides, voire sur des planètes capables d'abriter la vie, comme la Terre. Le système d'anneaux autour de Saturne est probablement l'une des structures de glace les plus connues du cosmos. Ces anneaux sont composés de particules de glace, de poussière et d'autres débris. Dans l'espace, la glace se forme de 3 à 90 degrés au-dessus du zéro absolu (-273,15 degrés Celsius). À ces températures très basses, la glace peut former à l'échelle mésoscopique (juste au-dessus de l'échelle moléculaire) des structures différentes de celles qui apparaissent dans des conditions terrestres. Dans certains cas, la glace peut être amorphe au lieu d'être sous forme cristalline, comme un verre, les molécules étant figées dans l'espace. Beaucoup de chercheurs ont constaté que dans certaines conditions, la glace peut engendrer des structures biomimétiques, avec des formes qui ressemblent à des feuilles de palmier où à des vers et même, à plus petite échelle, à des bactéries. C'est pourquoi le docteur Cartwright a promptement souligné que la présence de telles formes dans des échantillons obtenus de l'espace, comme les roches martiennes, ne prouve pas la présence de la vie. «Si une expédition débarque sur une autre planète, et découvre de petites structures en forme de ver ou de feuille de palmier, il vaut mieux qu'elle s'abstienne de tenir immédiatement une conférence de presse pour annoncer la découverte d'une vie extraterrestre». D'un autre côté, cette capacité à produire des structures biomimétiques suggère que la nature a pu copier la physique. «Il est clair que la biologie s'appuie sur la physique. D'ailleurs, elle pourrait difficilement faire autrement! Nous ne devons donc pas être surpris de découvrir que parfois, les structures biologiques font clairement appel à des principes physiques simples. Et en remontant dans le temps, il semble raisonnable d'avancer que, lors de son apparition, la vie s'est appuyée sur un contenant bien plus simple que la membrane cellulaire actuelle, probablement une sorte de vésicule banale, un peu comme une bulle de savon», ajoute le docteur Cartwright. «Ce type de vésicule se rencontre aujourd'hui encore dans des systèmes abiotiques, aussi bien à température élevée (par exemple dans la chimie des 'fumeurs noirs' du plancher océanique, que l'on considère actuellement comme une origine possible pour la vie) que dans la chimie de la glace de mer.» L'étude de cette idée sera poursuivie par les projets résultant de l'atelier de l'ESF.
Pays
Espagne