De l'hydrogène moléculaire aux complexes carbonés, les milieux interstellaires présentent une étonnante diversité moléculaire, avec près de 200 espèces différentes identifiées. Mais l'émergence de la vie exige la présence de molécules d'un niveau de complexité supérieur.

Or, en explorant les lunes de Saturne, la sonde Cassini a apporté une pièce au puzzle. Elle a révélé la présence de méthane et d'aérosols dans l'atmosphère riche en azote de Titan, ainsi que celle de molécules organiques complexes, dans les grains de glace d'Encelade. Pour tenter de comprendre ces observations, une équipe du Cimap (Centre interdisciplinaire de recherche sur les ions, les matériaux et la photonique, à Caen) a exploré les processus conduisant à la formation de structures moléculaires complexes par bombardement d'agrégats de matière carbonée (hydrocarbures aromatiques polycycliques) avec des ions lourds de basse énergie. Ces ions sont en particulier présents dans le vent solaire.

L'expérience montre que les collisions avec les ions les plus « lents » favorisent davantage la formation de molécules complexes que celles avec les ions plus « rapides ». Ce résultat est confirmé par les simulations numériques : les molécules de la cible sont plus réactives et peuvent former avec leurs voisines de formidables structures complexes, comptant jusqu'à 1294 atomes de carbone dans des assemblages de cycles aromatiques et de chaînes aliphatiques (ouvertes).

Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l'Université de Stockholm (Suède) et l'Université autonome de Madrid (Espagne).