La découverte de diamants dans les météorites a amené les scientifiques à réfléchir sérieusement à la manière dont ils pourraient se produire dans l'espace. Ce concept d'artistes montre une multitude de diamants à côté d'une étoile chaude. Image de la NASA / JPL-Caltech.
Les diamants peuvent être rares sur Terre, mais étonnamment communs dans l'espace - et les yeux infrarouges super-sensibles du télescope spatial Spitzer de la NASA sont parfaits pour les dépister, ont déclaré des scientifiques du centre de recherche Ames de la NASA à Moffett Field, en Californie.
À l’aide de simulations sur ordinateur, les chercheurs ont élaboré une stratégie de recherche de diamants dans l’espace d’un nanomètre (un milliardième de mètre). Ces gemmes sont environ 25 000 fois plus petites qu'un grain de sable, beaucoup trop petites pour une bague de fiançailles. Mais les astronomes pensent que ces minuscules particules pourraient fournir de précieuses informations sur la manière dont les molécules riches en carbone, base de la vie sur Terre, se développent dans le cosmos.
Les scientifiques ont commencé à sérieusement s'interroger sur la présence de diamants dans l'espace dans les années 1980, lorsque des études sur les météorites qui se sont écrasées sur la Terre ont révélé de nombreux diamants de taille nanométrique. Les astronomes ont déterminé que 3% du carbone total contenu dans les météorites se présentait sous forme de nanodiamants. Si les météorites reflètent la teneur en poussière de l’espace, les calculs montrent qu’un gramme de poussière et de gaz dans un nuage cosmique pourrait contenir jusqu’à 10 000 trillions de nanodiamants.
"La question qui nous est toujours posée est la suivante: si les nanodiamants sont abondants dans l'espace, pourquoi ne les voyons-nous pas plus souvent?" dit Charles Bauschlicher du centre de recherche d'Ames. Ils n'ont été repérés que deux fois. "La vérité est que nous n'en savions pas assez sur leurs propriétés infrarouge et électronique pour détecter leur empreinte digitale."
Pour résoudre ce dilemme, Bauschlicher et son équipe de recherche ont utilisé un logiciel informatique pour simuler les conditions du milieu interstellaire - l'espace entre les étoiles - rempli de nanodiamants. Ils ont découvert que ces diamants spatiaux brillaient dans des plages de lumière infrarouge comprises entre 3,4 et 3,5 microns et entre 6 et 10 microns, où Spitzer était particulièrement sensible.
Les astronomes devraient pouvoir voir les diamants célestes en recherchant leurs «empreintes digitales infrarouges» uniques. Lorsque la lumière d'une étoile proche zappe une molécule, ses liaisons s'étirent, se tordent et se fléchissent, dégageant une couleur distinctive de lumière infrarouge. Comme un prisme brisant la lumière blanche dans un arc-en-ciel, le spectromètre à infrarouge Spitzers divise la lumière infrarouge en ses composants, permettant ainsi aux scientifiques de voir la signature lumineuse de chaque molécule.
Les membres de l'équipe soupçonnent que davantage de diamants n'ont pas encore été repérés dans l'espace, car les astronomes n'ont pas cherché aux bons endroits avec les bons instruments. Les diamants sont composés d'atomes de carbone étroitement liés; il faut donc beaucoup de lumière ultraviolette à haute énergie pour que les liaisons en diamant se plient et se déplacent, produisant ainsi une empreinte infrarouge. Ainsi, les scientifiques ont conclu que le meilleur endroit pour voir briller la signature des diamants de l'espace était juste à côté d'une étoile chaude.
Une fois que les astronomes ont déterminé où chercher les nanodiamants, un autre mystère consiste à déterminer comment ils se forment dans l'environnement de l'espace interstellaire.
"Les diamants de l'espace sont formés dans des conditions très différentes de celles des diamants sur la Terre", déclare Louis Allamandola, également d'Ames.
Il note que les diamants sur Terre se forment sous une pression immense, au plus profond de la planète, où les températures sont également très élevées. Cependant, les diamants de l’espace se trouvent dans des nuages moléculaires froids où les pressions sont des milliards de fois inférieures et les températures inférieures à moins 240 degrés Celsius (moins 400 degrés Fahrenheit).
"Maintenant que nous savons où chercher des nanodiamants rougeoyants, des télescopes infrarouges comme Spitzer peuvent nous aider à en apprendre davantage sur leur vie dans l'espace", a déclaré M. Allamandola.
L'article de Bauschlichers sur ce sujet a été accepté pour publication dans Astrophysical Journal. Allamandola était co-auteur du journal, aux côtés de Yufei Liu, Alessandra Ricca et Andrew L. Mattioda, également d’Ames.
Le laboratoire de propulsion par réaction de la NASA, Pasadena, en Californie, gère la mission du télescope spatial Spitzer pour la Direction de la mission scientifique de la NASA, à Washington. Les opérations scientifiques sont menées au Spitzer Science Center du California Institute of Technology, également à Pasadena. Caltech gère le JPL pour la NASA.