Formation de molécules organiques complexes (acides aminés et leurs précurseurs) dans des analogues de glaces interstellaires

Complex organic molecules formation (amino acids and precursors) in interstellar ice analogues

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Bossa
• Direction : Thierry Chiavassa, Fabien Borget
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences chimiques
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matière interstellaire

Composés complexes

Spectrométrie de masse

Spectroscopie infrarouge

Acides aminés

Exobiologie

Cosmochimie

Résumé

Cette thèse décrit l’étude des schémas réactionnels en phase solide dans le contexte astrophysique, conduisant à la formation de molécules complexes d’un grand intérêt d’un point de vue exobiologique et pour la chimie prébiotique. Pour cela, des analogues simplifiés de glaces interstellaires sont soumis en laboratoire à des photons ultraviolets du vide (VUV) et à des processus thermiques. Ces expériences simulent les conditions physiques extrêmes et la chimie de surface à basse température qui se déroule dans les milieux interstellaire et circumstellaire. Les dispositifs expérimentaux utilisés permettent les analyses in situ des produits formés après les irradiations et/ou les chauffages des glaces qui simulent le flux stellaire et/ou celui d’une étoile jeune à proximité. La spectroscopie infrarouge et la spectrométrie de masse sont utilisées pour l’analyse in situ des glaces suivantes : CO2:CH3NH2, H2O:CO2:CH3NH2, CO:CH3NH2, C2H5NH2 et CH3CN:NH3, soumises à des irradiations VUV et des remontées en température, menant à la formation de nouvelles molécules complexes : (CH3NHCOOH)n, [CH3NH3+] [CH3NHCOO‾ ], [CH3NH3+ ] [NH2CH2COO‾ ], CH3NHCHO, CH3CN et NH2CH2CN. Les informations quantitatives telles que les rendements de formation, les rapports de branchement, les barrières d’activation et les constantes de vitesse sont mesurées.

This thesis describes the study of astronomically relevant solid state reaction schemes, leading to complex molecules formation in space which provide a basis for pre-biotic chemistry. To do so, interstellar ice analogues are irradiated by ultraviolet photons and thermally processed separetely. The ice processing simulates the physical and chemical conditions in interstellar and circumstellar environments as well as chemistry occuring on cold surfaces. The experimental set-up described in this thesis allows in situ tracking of reaction products formed in the ice upon VUV irradiation and/or thermal processes, simulating the interstellar radiation field and/or the warming by the neighboring stars. Infrared spectroscopy and mass spectrometry are used to monitor CO2:CH3NH2, H2O:CO2:CH3NH2, CO:CH3NH2, C2H5NH2 and CH3CN:NH3 ice mixtures evolution during both warming process and VUV photolysis, leading to the formation of new chemical species : (CH3NHCOOH)n, [CH3NH3+ ] [CH3NHCOO‾ ], [CH3NH3+ ] [NH2CH2COO‾ ], CH3NHCHO, CH3CNand NH2CH2CN. Quantitative information on products formation yields, branching ratios, activation barriers, and kinetic rates are derived.