Nouvelles contraintes sur la nature physico-chimique des aérosols de Titan : analyse des données de la mission Cassini-Huygens et simulation expérimentale en laboratoire

par Mai-Julie Nguyen

Thèse de doctorat en Sciences de l'univers et de l'environnement

Sous la direction de François Raulin et de Patrice Coll.

Soutenue en 2007

à Paris 12 .


  • Résumé

    Les données de la mission Cassini-Huygens (ESA/NASA) apportent de nouvelles informations essentielles pour la compréhension de la nature physico-chimique des aérosols de Titan. L'instrument ACP (Aerosols Collector and Pyroplyser) a réalisé la première analyse chimique in-situ des aérosols de Titan. Le traitement et l'interprétation de ces données montrent que ces aérosols sont probablement constutués d'un noyau réfractaire sur lequel viennent s'absorber des condensats de composés organiques volatils. La pyrolyse à 600°C de ce noyau produit des molécules dont deux ont été identifiées : HCN et NH3. Pour aller plus loin dans l'analyse de ces données, une étude est menée sur le rapport isotopique 12C/13C des molécules carbonées des aérosols de Titan. L'étude isotopique effectuée sur des analogues d'aérosols synthétisés expérimentalement en laboratoire (tholins) montre qu'il n'y a pas d'enrichissement isotopique notable pendant les processus de formation de ces analogues. En extrapolant ce résultat aux aérosols de Titan, il est possible de calculer la limite supérieure des quantités de NH3 et HCN (par rapport au CH4) libérées lors de la pytolyse. Certains des instruments de la mission Cassini-Huygens ont révélé la présence de glace d'eau à la surface de Titan. Une étude réalisée sur l'hydrolyse des tholins pour différentes conditions de pH montre que les aérosols peuvent évoluer chimiquement à la surface de Titan au contact d'eau. Ils libèrent des molécules organiques, dont des acides aminés, dont le spectre de réflectivité dans le domaine proche infrarouge pourrait être compatible avec celui de la surface de Titan mesuré l'instrument DISR (Descent Imager Spectral Radiometer).

  • Titre traduit

    New contraints on the physical and chemical nature of Titan's aerosols : data nalysis from the Cassini-Huygens mission and experimental simulations in laboratory


  • Résumé

    Data from Cassini-Huygens mission provide new information essential for an understanding of the physical and chemical nature of Titan's aerosols. Experimental simulations in laboratory are useful to complement these data analysis. The ACP (Aerosols Collector and Pyrolyser) instrument from the Cassini-Huygens mission performed the first chemical analysis of the Titan's atmospheric aerosols. Analysis and interpretation of these data show that the aerosol particles include a solid organic refractory core. Ammonia (NH3) and hydrogen cyanide 5HCN) have been identified as the main products after pyrolysis at 600°C of this refractory nucleus. To go further in this data analysis, a study is done on the 12C/13C ration in Titan's aerosols. An isotopic study is carried out on aerosols analogues (tholins) produced by experimental simulations in laboratory. It does not show any significant fractionation effect during the formation of tholins. By inferring this result to Titan' aerosols, upper limits of the quantities of NH3 and HCN (compared to CH4) released during the ACP pyrolysis are estimated. Some of the Cassini-Huygens instruments have revealed the possible presence of water on Titan surface. A study is carried out on tholins hydrolysis within different conditions of pH. It is shown that aerosols may chemically react with water. This hydrolysis releases many organic molecules, including amino acids, the reflectivity spectra of which may match the reflectivity spectra of Titan surface which was obtained by the DISR (Descent Imager Spectral Radiometer) instrument.

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  • Annexes : Bibliogr. : 188 réf

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