La composition organique d'un noyau cométaire, l'instrument COSAC sur la sonde Philae

The organic composition of cometary nucleus, the COSAC experiment on Philae

• Auteur / Autrice : Chaitanya Giri
• Direction : Uwe Meierhenrich
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 19/09/2014
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie (Nice)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Den Auwer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Uwe Meierhenrich, Christophe Den Auwer, François Raulin, Harald Krüger, Guillermo Muñoz Caro, Fred Goesmann
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Raulin, Harald Krüger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rosetta (sonde spatiale)

Chiralité

Comètes

Acides aminés

Mots clés libres

Amino-acides

Churyumov-Gerasimenko

Comète

COSAC

Homochiralité

Interstellaire

Noyau

Philae

Rosetta

Tholin

Amino-acids

Churyumov-Gerasimenko

Comet

COSAC

Homochirality

Interstellar

Nucleus

Philae

Rosetta

Tholin

Résumé

Cette thèse constitue un travail novateur dans l’analyse in situ multi disciplinaire de la surface du noyau d’une comète réalisé à l’aide du “Cometary Sampling and Composition Experiment” (COSAC). COSAC est un chromatographe en phase gazeuse et un spectromètre de masse embarqué à bord du module d’atterrissage Philae de l’Agence Spatiale Européenne dans le cadre de la mission vers la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko. La thèse aborde de façon globale trois campagnes expérimentales et analytiques toutes dirigées vers les objectifs de COSAC après son futur atterrissage sur 67P. La quatrième partie, qui est un travail géologique vise à identifier le cratère de Lonar comme analogue martien. La première des expériences mentionnée ci-dessus implique l’irradiation de valine racémique à l’aide de lumière polarisé circulairement (cpl) générée par synchrotron. Nous avons démontré pour la première fois qu’en changeant l’énergie de la cpl pour une hélicité donnée de 6,19 eV à 6,74 eV, le signe de la valeur de l’excès énantiomérique des acides aminés change (dans ce cas la valine). Dans une seconde partie, nous avons démontré pour la première fois la présence de carbone graphitique dans le tholin, un solide complexe et organique synthétisé à partir de l’irradiation de décharge de plasma d’un mélange de N2:CH4=9:1. Nous expliquons que la présence possible de graphite enrichi de matière organique de type tholin sur la surface de noyaux cométaires pourrait bien contribuer à leur faible albédo géométrique typique.

This cumulative thesis forms a multi-disciplinary groundwork for the pioneering in situ organic analyses of a comet nuclei surface to be performed by the Cometary Sampling and Composition Experiment (COSAC). COSAC is a Gas Chromatograph-Mass Spectrometer on board the Philae Lander probe of European Space Agency’s Rosetta mission to comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. The thesis holistically addresses three myriad experimental and analytical campaigns all directing to the objectives of COSAC subsequent to its landing on 67P. The fourth original geological fieldwork directs to the identification of Lonar Crater as a Martian analogue. Our first of the above mentioned experiments involved irradiation of racemic valine with synchrotron-generated circular polarized light (cpl). We made a novel demonstration that changing the energy of a certain helicity of cpl from 6.19 eV to 6.74 eV switches the sign of the enantiomeric excess value of amino acids – in this case valine. The second experiment for the first time demonstrated the presence of graphitic carbon in tholin, a complex organic solid synthesized from plasma discharge irradiation of a mixture N2:CH4=9:1. We explain that the possible presence of graphite enriched tholin-like organic material on the surface of comet nuclei could well be contributing to their typical low geometric albedos. The third experiment was directed at performance evaluation of COSAC-MS carried out with its Flight Spare Model located at the Max Planck Institute for Solar System Research.