Modélisation expérimentale de l'atmosphère de Titan : production et caractérisations physico-chimiques d'analogues des aérosols et de la phase gazeuse enfin représentatifs

Experimental modelling of titan's atmosphere : characterisation of aerosol analogues, and the associated gaseous phase, synthesised under representative conditions

• Auteur / Autrice : Patrice Coll
• Direction : François Raulin, Marie-Claire Gazeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie de la pollution atmosphérique et physique de l'environnement
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 12

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aérosols atmosphériques

Chimie de l'atmosphère

Titan (satellite de Saturne) -- Atmosphère

Résumé

Nous avons concu et developpe un programme experimental simulant la chimie de l'atmosphere de titan, en tenant compte des inadequations des simulations realisees jusqu'alors avec les conditions environnementales de titan. Le developpement de cette experience constitue la plus grande partie de ce travail. La chimie ainsi simulee presente deux aspects : phase gazeuse et phase solide (aerosols). Parmi les composes gazeux (44 hydrocarbures et 24 composes azotes), c#6h#2, hc#5n et c#4n#2 sont instables a temperature ambiante. La detection de c#4n#2, seul compose identifie sur titan mais jamais auparavant dans les experiences de simulation, valide l'ensemble de notre programme en demontrant sa representativite de l'environnement de titan. Ces resultats sont ensuite extrapoles a l'atmosphere de titan grace a un modele simple. Des analogues d'aerosol (tholins), proteges de toute contamination, sont egalement synthetises lors des simulations. Leur rapport en nombre d'atomes c/n vaut 2,82 et le rapport c/h 0,8. La microscopie electronique revele qu'ils sont formes de chapelets de spheres, chacune de diametre d'environ 0,3 m. Nous avons etabli que la formation des aerosols est un puits important pour l'azote sur titan, comparable au taux de production d'hcn. L'etude de ces tholins confirme leur insolubilite minime dans les hydrocarbures, constituants attendus des lacs de titan. Ce depot des aerosols a la surface ne conduit donc pas a de nouveaux processus chimiques. Par contre leur solubilite dans les nitriles (quelques mg. Ml#-#1) suggere une relative facilite pour les nitriles a condenser sur ces aerosols. Ceci a des implications sur les profils atmospheriques des especes nitriliques, ainsi que sur les proprietes de surface des aerosols. Les analyses structurelles nous ont conduit a emettre l'hypothese d'une base du type poly-hcn, sur laquelle doivent se joindre d'autres especes (hydrocarbures en c#2 et leurs polymeres, propane et acetonitrile principalement).