Composition chimique du brouillard de Titan par mobilité ionique couplée à la spectrométrie de masse haute résolution

Chemical composition of Titan's organic haze adressed by ionic mobility coupled with high resolution mass spectrometry

• Auteur / Autrice : Julien Maillard
• Direction : Nathalie Carrasco, Carlos Afonso
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Structure et évolution de la terre et des autres planètes
• Date : Soutenance le 01/07/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Atmosphères, observations spatiales (Guyancourt, Yvelines ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Cyril Szopa
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Vuitton, Frédéric Aubriet, Christelle Briois, Valérie Gabelica, Pierre Giusti
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Vuitton, Frédéric Aubriet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie de mobilité ionique

Spectrométrie de masse

Titan (satellite de Saturne) -- Atmosphère

Mots clés libres

Planétologie

Spectrométrie de masse

Titan

Planetology

Mass spectrometry

Titan

Résumé

Bien que l’enjeu prébiotique soit important, l’étude des aérosols présents dans l’atmosphère de Titan, la plus grosse lune de Saturne, reste un challenge pour la communauté scientifique. En effet, les données récoltées par les sondes Voyager et Cassini-Huygens ont permis de récupérer les premières informations mais pas de percer les secrets de ce brouillard de particules. Le but de cette thèse est d’étudier la composition chimique de ces aérosols grâce à leur reproduction sur Terre. La première approche présentée est la caractérisation moléculaire par le biais de la spectrométrie de masse à ultra haute résolution (FTICR). Dans cette partie sera présenté la comparaison entre les fraction soluble et insoluble de ces échantillons et leur vieillissement en présence d’oxygène.Ensuite, l’investigation de la croissance de ces aérosols est présentée par l’utilisation de spectrométrie de masse en tandem.La dernière partie de cette thèse présente l’étude de la structure tridimensionnelle. Pour cela, la mobilité ionique couplée à la spectrométrie de masse a été utilisée et sera reporté en deux partie, l’une en TWIMS-Synapt et l’autre en TIMS-FTICR. Enfin une étude en Atomic Force Microscopie sera présentée et permettra de montrer de vraies structures de molécules présentes dans les aérosols grâce au grossissement fournit par ce type de microscope.

Although the prebiotic challenge is important, the study of aerosols in the atmosphere of Titan, Saturn's largest moon, remains a challenge for the scientific community. Indeed, the data collected by the Voyager and Cassini-Huygens probes made it possible to retrieve the first information but not to unlock the secrets of this particle fog. The purpose of this thesis is to study the chemical composition of these aerosols through their reproduction on Earth. The first approach presented is molecular characterization using high resolution mass spectrometry. In this section, the comparison between the soluble and insoluble fraction of these samples and their ageing will be presented. Then, the investigation of the growth of these aerosols is presented through the use of tandem mass spectrometry. The last part of this thesis presents the study of the three-dimensional structure. For this purpose, ion mobility coupled with mass spectrometry has been used and will be reported in two parts, one in TWIMS-Synapt and the other in TIMS-FTICR. Finally, a study in Atomic Force Microscopy will be presented and will make it possible to show real structures of molecules present in aerosols thanks to the magnification provided by this type of microscope.