Une étude, dont les résultats intitulés «Synthesis of refractory organic matter in the ionized gas phase of the solar nebula» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis de montrer, grâce à des expériences menées au sein du Nébulotron, un réacteur plasma, que la synthèse des composés organiques extraterrestres primordiaux a pu avoir lieu à des températures élevées (500-1000K) dans des régions de la nébuleuse protosolaire suffisamment ionisées pour initier la synthèse organique.

Rappelons tout d'abord, que «les composés organiques extraterrestres, majoritairement insolubles, ont été identifiés dans la plupart des objets primitifs du système solaire (météorites et micrométéorites, poussières interplanétaires (IDPs) et poussières cométaires (grains Stardust/Wild 2)). Constituant «un réservoir primordial majeur des éléments volatils (H, C, N et gaz rares)», ils «ont pu jouer un rôle important lors de mise en place des atmosphères des planètes terrestres, mais aussi de la vie sur Terre».

Dans le cadre de l'étude ici présentée, ont été synthétisés des composés organiques solides à partir de mélanges de gaz de composition rappelant celle de la nébuleuse protosolaire (H₂(O)-CO-N₂- gaz rares), ionisés dans le réacteur du Nébulotron, le type de plasma utilisé (plasma microondes) induisant «un chauffage des gaz fluant dans le réacteur à des températures comprises entre 500 et 1000K».

Ces composés organiques ont ensuite été «comparés avec les composés naturellement trouvés dans les échantillons extraterrestres» et il est apparu que «la caractérisation détaillée des composés organiques synthétiques met en évidence des propriétés chimiques et physiques très proches de celles observées pour la matière organique insoluble des météorites primitives».

Comme par ailleurs, «les gaz rares piégés dans les solides synthétisés présentent des concentrations ainsi que des compositions élémentaires et isotopiques équivalentes à celles des gaz rares primordiaux portés par la Phase Q des météorites primitives», cette observation «démontre l’importance de l’ionisation des gaz, nécessaire à la mise en place des fractionnements élémentaires et isotopiques des gaz rares».

Ainsi, cette expérience, la première «qui permet de reproduire des caractéristiques à la fois chimiques, structurales et isotopiques des gaz rares de ces matériaux organiques extraterrestres» suggère «que la synthèse des composés organiques insolubles (du moins de leurs précurseurs) et la rétention des gaz rares Q primordiaux dans ces composés ont eu lieu simultanément, probablement à des températures élevées (500-1000 K), et dans les régions de la nébuleuse protosolaire qui étaient suffisamment ionisées pour initier les processus de synthèse organique et de fractionnement élémentaire et isotopique des gaz rares».

Plus précisément, «la synthèse organique (simultanément au piégeage des gaz rares Q) a pu être initiée dans ces régions chaudes et ionisées par interaction des gaz nébulaires avec les photons du soleil jeune (ou du milieu interstellaire) ou avec les électrons libres issus de la photo-ionisation des espèces gazeuses», puis les composés organiques riches en gaz rares ont ensuite «pu être dispersés dans le disque d’accrétion par des processus de turbulence et/ou de sédimentation, et interagir avec des glaces dans les parties plus froides du disque».

Ce scénario, qui «favorise la photochimie de l’azote moléculaire N₂ de la nébuleuse solaire comme étant responsable de la variation extrême des compositions isotopiques de l’azote mesurées dans les différents objets du système solaire», est ainsi basée sur «une voie de synthèse organique dans la nébuleuse solaire tout à fait alternative et originale».