Une nouvelle technologie met en lumière un mystère de longue date : comment est née la vie sur Terre ? Avant l’émergence de la vie sur Terre, dans ce que les chercheurs appellent le stade prébiologique, l’atmosphère était moins dense. Cela signifie que le rayonnement de haute énergie provenant de l’espace est omniprésent et ionise les molécules.
On a émis l'hypothèse que l'exposition de petites flaques contenant de l'urée, un composé organique essentiel à la formation des bases nucléiques, à ce rayonnement intense provoquait la conversion de l'urée en produits de réaction. Ces produits sont les éléments constitutifs de la vie : l’ADN et l’ARN.
Mais pour mieux comprendre ce processus, les scientifiques doivent étudier plus en détail le mécanisme à l’origine de l’ionisation et de la réaction de l’urée, ainsi que la voie de réaction et la consommation d’énergie.
Une équipe collaborative internationale composée de l'auteur correspondant Yin Zhong, actuellement professeur associé au Centre international d'innovation et d'intelligence en rayonnement synchrotron (SRIS) de la Northeastern University, et de collègues de l'Université de Genève (UNIGE), de l'ETH Zurich (ETHZ) et de l'Université de Hambourg, a révélé plus d'informations grâce à une méthode innovante de spectroscopie des rayons X.
Cette technologie utilise une source de lumière génératrice d’harmoniques d’ordre élevé et un éjecteur de plan liquide submicronique, permettant aux chercheurs d’examiner les réactions chimiques se produisant dans les liquides avec une précision temporelle inégalée. Plus important encore, cette méthode révolutionnaire permet aux chercheurs d’étudier les changements complexes de la molécule d’urée au niveau femtoseconde, soit un quadrillionième de seconde.
"Nous avons démontré pour la première fois la réaction des molécules d'urée après ionisation. Les rayonnements ionisants détruisent la biomolécule d'urée. Mais en dissipant l'énergie du rayonnement, l'urée subit un processus dynamique qui se produit sur une échelle de temps femtoseconde", a déclaré Yin.
Les études antérieures sur les réactions moléculaires se sont limitées à la phase gazeuse. Pour étendre ces recherches aux milieux aqueux, milieu naturel des processus biochimiques, l’équipe a dû concevoir un dispositif capable de produire sous vide des jets de liquide ultrafins de moins d’un millionième de mètre d’épaisseur. Des jets de liquide plus épais absorbent une partie des rayons X, ce qui gêne les mesures.
Yin, qui est l'expérimentateur principal, pense que leur découverte ne répond pas seulement à la formation de la vie sur Terre. Cela a également ouvert une nouvelle voie dans la nouvelle science de la chimie atomique. "Des impulsions lumineuses plus courtes sont nécessaires pour comprendre les réactions chimiques en temps réel et faire progresser le domaine de l'attochimie. Notre méthode permet aux scientifiques d'observer des films moléculaires, en suivant chaque étape du processus tout au long du processus."