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De la méthylamine sur la glace à très basse température

En simulant sur ordinateur le piégeage de la molécule de méthylamine sur la glace à très basse température, une équipe de chercheurs hongrois et français, dont S. Picaud de l’Institut UTINAM, ont montré que c’est bien le piégeage par la glace qui place la méthylamine dans une configuration favorable à sa réaction avec CO2 pour former la glycine.

La sonde ROSINA a récemment détecté de la glycine dans la chevelure de la comète Tchouri en octobre 2014, première preuve directe de la présence d’acides aminés dans l’atmosphère fine d’une comète. ROSINA a également détecté les molécules organiques méthylamine et éthylamine, des substances primaires nécessaires à la formation d’acides aminés dans la glace. De même, la méthylamine a été détectée en faible quantité dans les nuages denses et sa présence est fortement suspectée dans les grains glacés du milieu interstellaire, à des quantités toutefois trop faibles pour que les détails de son processus d’interaction avec la glace puisse être suffisamment bien caractérisés. Or la méthylamine (CH3NH2) est fortement suspectée d’être à l’origine de la formation de la glycine par l’intermédiaire d’une réaction chimique avec CO2, à la surface de la glace. Cette réaction est en effet hautement improbable en phase gazeuse dans les conditions du milieu interstellaire.

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Configurations géométriques les plus probables lorsqu’une molécule de méthylamine est piégée à la surface de la glace (seules les deux molécules d’eau les plus proches sont représentées). Clichés issus de simulations par la méthode de Monte Carlo.

En simulant sur ordinateur le piégeage de la molécule de méthylamine sur la glace à très basse température, une équipe de chercheurs hongrois et français, dont S. Picaud de l’Institut UTINAM, ont montré que, statistiquement, les configurations géométriques les plus probables dans lesquelles les molécules de méthylamine sont piégées à la surface de la glace correspondent à une orientation de l’axe moléculaire N-CH3 parallèlement à la surface de la glace, avec toujours au moins un atome d’hydrogène du groupe NH2 impliqué dans une liaison hydrogène avec les molécules d’eau environnantes. Or cette liaison est requise pour la formation du précurseur de la glycine (le zwitterion methylcarbamique CH3NH2+COO-). Il apparaît donc que c’est bien le piégeage par la glace qui place la méthylamine dans une configuration favorable à sa réaction avec CO2 pour former la glycine.

C’est ainsi un pas de plus qui a été franchi vers la compréhension des mécanismes de formation des acides aminés dans les glaces du milieu interstellaire et des comètes, celles dont on pense aujourd’hui qu’elles auraient pu délivrer la vie sur notre planète.


Adsorption of methylamine at the surface of ice. A grand canonical Monte Carlo simulation study.
V. Szentirmai, M. Szöri, S. Picaud, P. Jedlovszky, J. Phys. Chem. C (2016) sous presse. DOI : 10.1021/acs.jpcc.6b05863