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Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
UMR 7590 - Sorbonne Université/CNRS/IRD/MNHN

Zoom Science - Ionisation des glaces sous les pressions des planètes géantes - Janvier 2018

L’eau et l’ammoniac sont des molécules simples très abondantes dans l’Univers. En particulier, ces composés seraient, avec le méthane, les constituants majoritaires des couches internes des planètes géantes glacées (Uranus, Neptune), de satellites (Titan, Ganymède) et d’exoplanètes telles que GJ 436b or HAT-P-11b, dans lesquelles ils sont soumis à des conditions extrêmes de pression et de température. On soupçonne que les champs magnétiques inhabituels de Neptune et Uranus observés par la sonde Voyager II sont liés à l’ionisation de ces molécules sous haute pression et température.  Des recherches précédentes ont montré que, dans les glaces d’eau et d’ammoniac pures, la pression et la température favorisent la création d’ions à des pressions très élevées, de l’ordre du Mbar (1 Mbar = 100 GPa soit 1 million de fois la pression atmosphérique), mais jusqu’à présent, la présence d’espèces ioniques dans les mélanges de glaces, plus pertinents pour décrire les intérieurs planétaires, n’avait jamais été démontrée.
En combinant des expériences en laboratoire (spectroscopies Raman/infra-rouge) et sur grands instruments (diffraction des rayons X (ESRF) et des neutrons (ISIS), spectroscopie Infrarouge (SOLEIL)), des chercheurs de l’équipe PHYSIX de l’IMPMC ont montré que la compression d’un mélange solide à proportions égales d’eau et d’ammoniac favorise aussi son ionisation, grâce au transfert de proton (H+) entre l’eau et l’ammoniac.

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Référence

« Topologically frustrated ionisation in a water-ammonia ice mixture »
C. Liu, A. Mafety, J.A. Queyroux, C. W. Wilson, H. Zhang, K. Béneut, G. Le Marchand, B. Baptiste, P. Dumas, G. Garbarino, F. Finocchi, J.S. Loveday, F. Pietrucci, A.M. Saitta, F. Datchi and S. Ninet
Nature Communications, 8, 1065 (2017)
doi:10.1038/s41467-017-01132-z

 
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Sandra Ninet (claire.carvallo @ upmc.fr)

Cécile Duflot - 11/12/18

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