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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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Cassini est un projet  d'exploration spatiale très ambitieux, avec une sonde qui aura passé près de 20 ans dans l'espace. La sonde Cassini elle-même est la première à être mise en orbite autour de Saturne, dont les missions Voyager ...

Alzheimer et l'immunité du cerveau

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Une des énigmes majeures de l'astrophysique est de comprendre l'accélération de l'expansion de l'Univers. Afin de caractériser la nature de l'énergie ...

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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Sept exoplanètes prometteuses
Sept exoplanètes ont été découvertes autour de la naine rouge Trappist-1.

Détecter les exoplanètes par la méthode des transits

Fin 2015, des observations photométriques avaient été réalisées par le télescope Trappist (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) de l'ESO au Chili, avec la contribution du télescope spatial Spitzer de la NASA. Elles avaient révélé autour de l'étoile Trappist-1 la présence de trois exoplanètes de taille terrestre. Depuis ces premières détections, le système planétaire fait l'objet d'un suivi systématique.

À 39 années-lumière de notre système solaire, l'étoile Trappist-1 est une naine ultra-froide, dite une naine rouge. Douze fois plus petite que le Soleil, elle est très peu brillante (0,05 % de la puissance solaire et 0,0004 % de sa lumière visible). La petite taille de l'étoile a rendu aisé la détection des planètes lui tournant autour en utilisant la méthode du transit. Cette méthode consiste à mesurer les variations de l'étoile lorsque des planètes passent devant.

Les planètes ont aussi l'avantage d’être visibles depuis la Terre "par la tranche". Cela fait que l'on voit passer chacune de ces planètes devant son étoile, ce qui n'est pas le cas du système plus proche de nous Proxima du Centaure.

Trois exoplanètes dans la zone d'habitabilité

Sur les 3 449 exoplanètes déjà découvertes à ce jour, c'est la première fois qu'autant de planètes sont découvertes dans le même système solaire. Sept planètes de taille terrestre (leur rayon est plus ou moins 15% celui de la Terre) et de température modérée gravitent autour de l'étoile en 1,5 à 20 jours. Les premières indications de la masse pour six d'entre elles suggèrent la nature tellurique de ces planètes, c'est-à-dire qu'elles sont solides et composées en partie de roches.

De plus, trois de ces sept planètes se trouvent dans la zone d’habitabilité de l’étoile, c’est-à-dire que leur éloignement par rapport à Trappist-1 est compatible avec la présence d’eau liquide à leur surface. Pour l'heure, on ne sait rien de leur atmosphère potentielle, on ne peut donc pas donner de conclusion plus précise. Vénus, dans notre système solaire, se trouve aussi dans la zone d’habitabilité du Soleil, mais son atmosphère est épaisse et son effet de serre si fort qu’il y règne des températures infernales, empêchant de fait toute présence d’eau liquide.

Les considérables forces de marée exercées par l'étoile imposent aux planètes une rotation dite synchrone, c'est-à-dire que les planètes montrent ainsi toujours la même face à leur étoile. Pour trois d’entre elles, de l’eau liquide peut subsister sur la face exposée et pour trois autres, les trois plus proches de l’étoile, sur la face cachée ou sur les bordures.

Quelles perspectives scientifiques autour de ces exoplanètes ?

Au-delà de la détermination de l'orbite et de la masse de ces exoplanètes, il sera bientôt possible d'étudier la présence éventuelle d'atmosphères grâce au futur télescope James Webb Space Telescope (JWST). Présenté comme le successeur du télescope spatial Hubble, cet instrument américano-européen doit décoller en 2018 depuis le port spatial européen de Kourou, en Guyane française.

Le contraste de taille favorable entre les planètes et leur petite étoile permettra de mettre en évidence d'éventuelles atmosphères et de caractériser certaines de leurs propriétés. Avec Proxima b, découverte en août dernier, les planètes de Trappist-1 constituent les cibles les plus prometteuses à ce jour pour la recherche de possibles traces de vie hors du Système solaire.

Le télescope permettra peut-être même de trouver des biomarqueurs, c'est-à-dire des molécules comme l'eau, l'ozone, le gaz carbonique, le méthane, qui pourraient indiquer qu'il y a de la vie sur ces planètes.

En savoir plus

L'étude publiée dans Nature, le 23 février 2017

Un cortège exceptionnel d'exoplanètes, le communiqué de presse du CNRS

Un milliard d'étoiles à l'étude, Sciences en ligne

Une planète autour de Proxima du Centaure, Sciences en ligne

Arthur Jeannot
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