Études de laboratoire sur la formation de trois isomères C2H4O – acétaldéhyde (CH3CHO), oxyde d’éthylène (c-C2H4O), et l’alcool vinylique (CH2CHOH)-dans les glaces interstellaires et cométaires

Des expériences de laboratoire ont été menées pour découvrir les voies de synthèse permettant de former trois isomères de C2H4O -acétaldéhyde (CH3CHO), oxyde d’éthylène (c-C2H4O) et alcool vinylique (CH2CHOH)-dans les glaces extraterrestres via des processus de transfert d’énergie électronique initiés par des électrons dans la trajectoire d’ions MeV. Nous présentons ici les résultats d’une irradiation électronique sur un mélange 2 : 1 de dioxyde de carbone (CO2) et d’éthylène (C2H4). Nos études suggèrent que les atomes d’oxygène suprathermiques peuvent s’ajouter à la liaison carbone-carbone π d’une molécule d’éthylène pour former initialement un diradical oxirène (addition à un atome de carbone) et la molécule cyclique d’oxyde d’éthylène (addition à deux atomes de carbone) à 10 K. Le diradical oxirène peut subir un déplacement -H vers la molécule d’acétaldéhyde. Les deux isomères d’oxyde d’éthylène et d’acétaldéhyde peuvent être stabilisés dans la matrice de glace environnante. Dans une moindre mesure, les atomes d’oxygène suprathermiques peuvent s’insérer dans une liaison carbone-hydrogène de la molécule d’éthylène, formant ainsi de l’alcool vinylique. Une fois que ces isomères ont été synthétisés à l’intérieur des couches de glace des grains enrobés dans les nuages moléculaires froids, les molécules nouvellement formées peuvent se sublimer lorsque le nuage atteint le stade de noyau moléculaire chaud. Ces recherches en laboratoire aident à expliquer les observations astronomiques de Nummelin et al. et d’Ikeda et al. vers les régions de formation d’étoiles massives et les noyaux chauds, où les abondances fractionnelles observées de ces isomères sont plus élevées que ce qui peut être expliqué par les seules réactions en phase gazeuse. Des voies de synthèse similaires pourraient contribuer à expliquer la formation d’acétaldéhyde et d’oxyde d’éthylène dans la comète C/1995 O1 (Hale-Bopp) et suggèrent également une présence de ces deux isomères dans l’atmosphère de Titan.

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