Des chercheurs de la NASA et de l'Université de Chalmers ont découvert que des substances polaires et non polaires peuvent se mélanger à la surface de Titan, défiant le principe 'similaire dissout le similaire'. Cela se produit sous le froid extrême de la lune, où le cyanure d'hydrogène forme des cristaux stables avec le méthane et l'éthane. Cette découverte pourrait reformuler la compréhension de la géologie de Titan et de la chimie prébiotique.
La plus grande lune de Saturne, Titan, intrigue les scientifiques depuis longtemps en raison de son épaisse atmosphère d'azote-méthane et de ses conditions de surface rappelant la Terre primitive il y a des milliards d'années. Une nouvelle étude révèle que dans l'environnement glacial de Titan, autour de 90 Kelvin (-180 degrés Celsius), le cyanure d'hydrogène — une molécule polaire abondante dans l'atmosphère de la lune — peut former des co-cristaux avec des hydrocarbures non polaires comme le méthane et l'éthane, qui sont liquides à la surface.
La recherche, dirigée par Martin Rahm, professeur associé à l'Université de Technologie de Chalmers en Suède, a commencé par des questions sur le sort du cyanure d'hydrogène après sa formation dans l'atmosphère de Titan. En collaboration avec le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en Californie, l'équipe a mené des expériences en mélangeant ces composés à des températures ultra-basses. Utilisant la spectroscopie laser, ils ont observé des interactions inattendues, incitant à des simulations théoriques à Chalmers pour confirmer des structures de co-cristaux stables.
« La découverte de l'interaction inattendue entre ces substances pourrait affecter la façon dont nous comprenons la géologie de Titan et ses étranges paysages de lacs, mers et dunes de sable », a déclaré Rahm. Il a ajouté que le cyanure d'hydrogène contribue probablement à la création abiotique des briques de base de la vie, comme les acides aminés et les nucléobases, dans des environnements extrêmes.
Cela défie la règle chimique 'similaire dissout le similaire', où les molécules polaires et non polaires se séparent généralement. « Je le vois comme un bel exemple de quand les frontières sont repoussées en chimie et qu'une règle universellement acceptée ne s'applique pas toujours », a noté Rahm. L'étude, publiée dans PNAS le 16 octobre 2025, impliquait des chercheurs de Chalmers, JPL, Caltech et Universidad Complutense de Madrid.
Titan abrite des lacs de méthane-éthane, des dunes et un possible océan d'eau souterrain de plusieurs kilomètres de profondeur. La mission Dragonfly de la NASA, qui décollera en 2028 et arrivera en 2034, vise à explorer directement ces processus prébiotiques. En attendant, de tels aperçus en laboratoire élargissent la connaissance de la chimie cosmique froide, y compris dans les comètes et les nuages de poussière.