Photolyse des glaces interstellaires et production de molécules organiques : simulations en laboratoire

Photolysis of interstellar ices and production of organic molecules : laboratory simulations

• Auteur / Autrice : Michel Nuevo
• Direction : Louis d' Hendecourt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Astrophysique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Milieu interstellaire

Photochimie

Infrarouge

Acides aminés

Chromatographie

Chiralité

Astrobiologie

Résumé

L’irradiation de glaces de type interstellaire, c’est-à-dire contenant des espèces telles que H2O, CO, CH4, CH3OH ou NH3, en laboratoire avec de la lumière UV conduit à la production de molécules complexes, dont certaines ont été identifiées dans le milieu interstellaire (MIS), grâce par exemple aux observations infrarouges du télescope spatial ISO. Si l'on poursuit l’irradiation, des molécules de plus en plus complexes, stables à température ambiante, se forment. Les résidus réfractaires ainsi obtenus peuvent être analysés par des méthodes chimiques de chromatographie en phase liquide, ou en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS). Ainsi, une grande variété de molécules organiques ont pu être identifiées, parmi lesquelles des acides aminés comme la glycine ou l'alanine, susceptibles d’avoir joué un rôle important dans la chimie prébiotique sur la Terre primitive. Une autre série d’expériences, utilisant comme source d’irradiation le rayonnement synchrotron UV circulairement polarisé de la ligne SU5 du LURE a également été effectuée. Le but était de quantifier l’excès énantiomérique (e. E. ) pour les acides aminés formés, et d’estimer les incertitudes et effets systématiques engendrés par des techniques telles que la GC-MS chirale sur ces mesures. Les résultats montrent que, dans nos conditions expérimentales, cet effet est faible, l'e. E. Calculé pour l'alanine et le DAP étant de l'ordre de 1%, ce qui est également l’ordre de grandeur de la limite de détection estimée. Ces résultats ont été comparés aux excès trouvés dans des météorites primitives telles que Murchison, et discutés dans le contexte des processus photochimiques existant dans le MIS.

Irradiation of interstellar-like ices, i. E. Containing molecules such as H2O, CO, CH4, CH3OH, or NH3 in laboratory using UV light leads to the production of complex molecules, some them having been identified in the interstellar medium (ISM), from infrared observations from for instance the space telescope ISO. If we keep on irradiating, more and more complex molecules, stable at room temperature, are formed. The so-obtained refractory residues can be analyzed chemical techniques liquid or gaz chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS). A great variety of organic molecules could be identified, among which amino acids such as glycine or alanine, likely to have played an important role in prebiotic chemistry on the primitive Earth. Another set of experiments, using the with circularly polarized UV synchrotron radiation of the SU5 beamline at LURE was also performed. The main goal was to quantify the enantiomeric excess (e. E. ) for the amino acids formed, and to estimate the incertainties and systematic effects on the measurements, appearing when using techniques such as chiral GC-MS. The results show that, in our experimental conditions, this effect is weak, i. E. The e. E. Calculated for alanine and DAP were found to be of the order of 1%, which is also the order of magnitude as the estimated detection limit. These results were compared with the excesses found in primitive meteorites such as Murchison, and discussed in the context of the photochemical processes present in the ISM.