La glace spatiale cache des cristaux nanométriques dans sa structure supposée chaotique. Une étude, issue de chercheurs britanniques, remet en question les modèles scientifiques établis concernant la matière glacée universelle.
- Des chercheurs britanniques ont découvert que la glace spatiale, supposée amorphe, contient des cristaux nanométriques inattendus. De quoi bouleverser les modèles scientifiques établis.
- Les simulations informatiques ont révélé des structures partiellement cristallines dans la glace, ce qui remet en question la nature purement amorphe de cette matière universelle.
- Cette découverte pourrait influencer notre compréhension de la panspermie, théorie selon laquelle la vie terrestre serait due à une contamination venant de l'espace.
Pendant des décennies, les scientifiques pensaient que la glace spatiale était complètement amorphe, dépourvue de toute organisation moléculaire. Des chercheurs britanniques des universités de Londres et de Cambridge viennent de prouver le contraire, dans une étude parue il y a quelques jours, qui vaut le détour. Leurs travaux révèlent une structure hybride fascinante qui pourrait bien redéfinir notre vision de l'eau gelée cosmique.
Des simulations informatiques bouleversent les modèles de glace amorphe
La glace amorphe de faible densité constitue la forme d'eau la plus répandue dans l'univers. On la retrouve dans les comètes, sur les lunes glacées et dans les nuages interstellaires, où naissent étoiles et planètes. Et contrairement à la glace terrestre aux motifs hexagonaux parfaits, cette glace spatiale semblait totalement désorganisée.
Les chercheurs de l'Université de Cambridge et d'UCL (University College London) ont utilisé des modèles informatiques sophistiqués pour simuler la formation de cette glace mystérieuse. Leurs calculs reproduisent fidèlement les conditions extrêmes de l'espace : les températures glaciales, le vide absolu et l'absence de pression atmosphérique. Ces simulations ont révélé des structures partiellement cristallines plutôt inattendues.
L'équipe dirigée par Michael B. Davies a publié ses résultats dans la revue Physical Review B le 7 juillet 2025. La publication remet en question le consensus scientifique établi sur la nature purement amorphe de la glace spatiale. Les implications cosmologiques de cette découverte pourraient bien redéfinir notre compréhension des processus universels.
Des cristaux de 3 nanomètres se cachent dans la glace amorphe
Les simulations des chercheurs révèlent des fragments cristallins d'environ trois nanomètres, soit légèrement plus larges qu'un brin d'ADN. Ces minuscules structures ordonnées sont dispersées dans une matrice majoritairement chaotique, ce qui crée un matériau hybride unique. De quoi défier, d'après les scientifiques, les modèles théoriques établis depuis des décennies !
Les chercheurs ont comparé deux approches diamétralement opposées pour valider leurs résultats. D'un côté, ils ont refroidi virtuellement de l'eau liquide à différentes vitesses. De l'autre, ils ont construit des structures polycristallines complexes avant de les déstructurer partiellement. De façon assez remarquable, les deux méthodes ont convergé vers des modèles similaires.
Le facteur de fiabilité de Pendry (Pendry 𝑅 factor, en anglais), utilisé pour quantifier l'accord avec les données expérimentales, a atteint des valeurs exceptionnelles. Les modèles optimaux contiennent entre 13 et 25% de matière cristalline, le reste restant amorphe. « Nous avons maintenant une bonne idée de ce à quoi ressemble la forme de glace la plus commune dans l'univers au niveau atomique », explique Michael B. Davies, principal auteur de l'étude.
08 juillet 2025 à 17h07
La panspermie remise en cause par la structure cristalline de la glace
Si l'on prend un peu de hauteur, on se rend vite compte que cette découverte questionne l'hypothèse de la panspermie, selon laquelle la vie terrestre pourrait provenir de l'espace. Selon Michael B. Davies, « nos découvertes suggèrent que cette glace serait un moins bon matériau de transport pour ces molécules d'origine de la vie », car une structure partiellement cristalline offre moins d'espace pour incorporer ces ingrédients essentiels.
Les régions amorphes persistent cependant dans cette glace hybride et pourraient encore abriter des composés biologiques. Les acides aminés simples auraient pu voyager dans ces zones désordonnées, avant d'ensemencer notre planète. Cette théorie reste donc plausible, même si elle nécessite des ajustements conceptuels importants.
Les chercheurs ont également testé de façon expérimentale différents échantillons de glace amorphe en laboratoire. En réchauffant délicatement ces échantillons, ils ont observé des variations structurelles selon leur méthode de formation. Ces « effets mémoire », pourrait-on dire, confirment la présence de cristaux préexistants, incompatibles avec une structure purement amorphe. Cette découverte ouvre désormais la voie à une réévaluation complète des matériaux amorphes dans l'univers.
