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Tchouri ou l'âge des comêtes

La mission Rosetta de l'ESA a montré que la comête « Tchouri » (67P Churyumov-Gerasimenko), sur laquelle l'atterrisseur de la sonde a fini par s'écraser, est composée à près de 40 % de molécules organiques. D'après les travaux de Jean-Loup Bertaux, du Laboratoire atmosphères, ...

Cassini, la descente finale

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Un tamis moléculaire plus performant et vert

La purification du gaz naturel

Le gaz naturel extrait du sol a besoin que l'on élimine l'eau et le dioxyde de carbone qu'il contient, afin que seul le méthane reste présent. Dans l'optique de développer des procédés industriels plus efficaces de séparation de gaz, une équipe de chercheur·euse·s a conçu un nouveau matériau poreux, KAUST-8. De la famille des MOF (metal organic framework), extrêmement stable et facilement recyclable, il s'agit d'un matériau cristallin poreux composé d'ions métalliques d'aluminium associés à des ligands organique de type pyrazine.

Au-delà de la purification du gaz naturel, KAUST-8 peut aussi être utilisé comme un agent déshydratant. Il peut par exemple jouer un rôle de dessiccant en chimie, de déshumidificateur de l’air par absorption d’eau dans des systèmes de climatisation ou encore de protection de certaines substances contre la dégradation ou la corrosion sous l’effet de l’humidité. Ses performances de captage sélectif de l’eau, ses capacités de régénération à faible coût énergétique et son potentiel d'adaptation sont d'un intérêt majeur dans le domaine de l'énergie et de l'environnement, vers ce qui peut être qualifié de chimie verte.

Des structures poreuses qui piègent les molécules

Dans le domaine de la chimie, les matériaux poreux fonctionnent comme une éponge à l'échelle des molécules. Leur structure cristalline forme des pores de dimension nanométrique, soit une succession de canaux et de cages, qui permet d'adsorber des composés spécifiques en fonction de leur taille. L'industrie utilise généralement des zéolithes, une variété d'aluminosilicates stable chimiquement, efficace et facile d'utilisation. La régénération du matériau KAUST-8 est atteinte en chauffant à des températures beaucoup moins élevées que dans le cas des zéolithe, d'où un processus moins énergivore au cours des cycles d'utilisation.

Les simulations numériques ont prédit que KAUST-8 était capable de purifier le gaz naturel avec de meilleures performances que les zéolithes. D'un diamètre de seulement trente-six centièmes de nanomètres, les tunnels formés par les pores de KAUST-8 ne laissent pas le méthane pénétrer à l'intérieur du tamis, au contraire des molécules d'eau et de dioxyde de carbone. Par le jeu des interactions chimiques, l'eau reste piégée en se liant aux sites métalliques d'aluminium du matériau et le dioxyde de carbone en se liant aux atomes de fluor de la pyrazine. De plus, la structure et la chimie du matériau peuvent être modulées, afin de les adapter à la séparation d’autres molécules de tailles différentes comme le propane et le propylène qui joue un rôle majeur dans le domaine de la pétrochimie.

Article réalisé à partir d'un entretien avec Guillaume Maurin, chercheur au CNRS.

Publié le 5 juillet 2017

En savoir plus

Un nouveau matériau pour purifier le gaz naturel, communiqué de presse du CNRS

Comment un matériau poreux peut-il trier les gaz ?, en direct des laboratoires de l'Institut de chimie

Représentation en trois dimensions de quelques molécules, sur Sciences en ligne

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Une planète autour de Proxima du Centaure
Des scientifiques de l’Observatoire européen austral ont annoncé la découverte d’une planète orbitant autour de l’étoile Proxima du Centaure, la plus proche du Soleil.

Discrète, l’étoile Proxima du Centaure est invisible à l’œil nu. Pourtant, elle occupe depuis quelques jours le devant de la scène chez les astrophysiciens. La raison ? Des scientifiques de l’Observatoire européen austral (ESO en anglais) ont annoncé la découverte d’une planète orbitant autour de l’étoile. Cette nouvelle exoplanète, baptisée Proxima b, s’ajoute à la liste des près de 3 000 déjà répertoriées depuis 1995, date de la première détection du genre par les astrophysiciens suisses Michel Mayor et Didier Queloz. Mais la planète Proxima b a une particularité : son étoile, distante du Soleil de 4,2 années-lumière, est la plus proche voisine de notre Système solaire. Son étude sera donc bientôt à portée des futurs grands télescopes.

Pour l’heure, seule la détection indirecte de Proxima b a pu avoir lieu avec les moyens technologiques actuels. C’est un télescope situé sur les hauteurs de La Silla, au Chili, et équipé d’un spectrographe qui a permis d’établir l’existence de la planète. Cet instrument a permis de déceler d’infimes perturbations gravitationnelles de l’étoile sous l’influence de Proxima b. L’analyse du signal a apporté quelques indications aux astrophysiciens. Ainsi, la planète orbite en 11,2 jours autour de Proxima du Centaure. Sa masse d’environ 1,3 fois celle de la Terre en ferait un corps rocheux, et non gazeux comme la géante Jupiter.

Une planète dans la zone habitable

Surtout, les scientifiques ont pu estimer la distance à son étoile, un paramètre-clé dans la quête d’une éventuelle forme de vie extraterrestre. Or il apparaît que Proxima b se trouve à l’intérieur d’une zone, dite zone d’ « habitabilité », où l’eau peut se maintenir à l’état liquide en surface grâce au rayonnement en provenance de l’étoile. Dans notre système solaire, la Terre, à 150 millions de km du Soleil, se situe dans cette zone, qui est favorable à l’émergence de la vie. Pour l’étoile Proxima du Centaure, moins lumineuse que le Soleil, Proxima b, à « seulement » 7,5 millions de km, évolue aussi dans la zone d’habitabilité.

Faute de télescopes suffisamment puissants, les scientifiques ne disposent toutefois d'aucune information quant à la présence ou non d'une atmosphère, autre condition indispensable à la vie. Leurs espoirs reposent sur la prochaine génération de télescopes géants. Un projet européen, qui doit entrer en service en 2024, serait en mesure de prendre une photo de Proxima b à côté de son étoile. La lumière directement issue de la planète apporterait de précieux renseignements aux astronomes sur les chances d’existence d’une forme de vie à sa surface. En attendant, la chasse aux exoplanètes continue.

Illustration : Vue d'artiste de Proxima b (Crédit : ESO/M. Kornmesser)

Mickaël Charpentier
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