Études théoriques et de laboratoire sur l'interaction des particules de rayons cosmiques avec les glaces interstellaires. I. Synthèse des hydrocarbures aromatiques polycycliques par un mécanisme multicentre induit par les rayons cosmiques.

Des glaces de méthane, d'éthylène et d'acétylène ont été irradiées dans un récipient à ultra-haut vide entre 10 K et 50 K avec des protons de 7,3 MeV ainsi que des noyaux He2+ de 9,0 MeV pour simuler l'interaction des particules de rayons cosmiques galaxies avec des glaces organiques extraterrestres et pour élucider un modèle mécanistique pour synthétiser des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) détectés expérimentalement. Les calculs théoriques se centrent sur des simulations informatiques de cascades de collisions induites par des ions dans des cibles de méthane irradiées. Les ions MeV induisent des particules de coup sur hydrogène et carbone lors de rencontres élastiques avec les atomes cibles. Chaque coup primaire déclenche une cascade de collision avec jusqu'à 70 atomes de carbone suprathermaux concentrés dans une à deux sub-cascades dans 0.6-5 × 10³ ų. À la fin de chaque trajectoire unique, chaque atome de carbone suprathermal peut former un centre de réaction individuel d'abstraction d'hydrogène et d'insertion dans ou d'addition aux liaisons chimiques d'une molécule réactante. Dans la phase de relaxation de ce volume énergisé, des zones de réaction qui se chevauchent forment probablement des HAP observés tels que le naphtalène, le phénanthrène/azulène et le coronène. Ce mécanisme multicentre établit une voie polyvalente pour synthétiser des molécules complexes dans des glaces extraterrestres même à des températures aussi basses que 10 K dans le cadre de cascades de collisions uniques initiées par des rayons cosmiques.