Thèse soutenue

Recherche de chimie prébiotique et d'indices de vie sur les mondes océans par analyse in situ de matière organique

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Auteur / Autrice : Valentin Moulay
Direction : Cyril SzopaCaroline Freissinet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
Date : Soutenance le 23/10/2023
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Atmosphères, observations spatiales (Guyancourt, Yvelines ; 2009-....)
Référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Ronan Modolo
Examinateurs / Examinatrices : Gabriel J. R. Tobie, Pauline Poinot, Christelle Briois, Vincent Grossi
Rapporteur / Rapporteuse : Gabriel J. R. Tobie, Pauline Poinot

Résumé

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La présence d'océans sous la surface de certains des satellites glacés de Jupiter (e.g. Europe) et de Saturne (e.g. Titan, Encelade) couplée à l'existence de geysers permettant l'échantillonnage de leurs profondeurs a fait émerger le fort potentiel exobiologique de ces corps planétaires du système solaire. De telles découvertes ont suscité le développement de futures missions spatiales (Dragonfly pour Titan et concepts de missions pour Europe et Encelade) pour comprendre la chimie de surface de ces mondes-océan, et par extension de rechercher des traces de chimie prébiotique ou de vie passée ou actuelle. La quête de telles signatures nécessite un analyseur chimique à bord des sondes qui seront envoyées dans le système solaire externe. De nombreuses techniques analytiques peuvent être mises en œuvre mais la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (CPG-SM) apparaît comme une technique de premier choix pour tenter de répondre à ces questions, de par son héritage dans l'exploration spatiale, sa capacité à analyser une large gamme de composés organiques et son potentiel pour détecter des biosignatures notamment par l'étude de l'énantiomérie des espèces chirales.L'objectif de ce travail de thèse est de préparer la future analyse chimique in situ de ces lunes glacées, d'une part par l'amélioration des connaissances scientifiques et d'autre part par l'optimisation technique des instruments. Il s'agit d'évaluer et d'optimiser les capacités analytiques de la CPG-SM et des méthodes de préparation d'échantillon associées, afin de détecter des molécules organiques et biosignatures avec les contraintes analytiques connues et/ou attendues sur ces corps planétaires (richesse en matière organique des échantillons prélevés pour Titan et présence d'eau de sels pour les échantillons à la surface d'Europe et d'Encelade). Dans le cas d'Europe et Encelade, l'étude d'échantillons hypersalins terrestres a permis de mettre en avant les capacités de la CPG-SM et des méthodes de prétraitements associées pour la recherche de molécules organiques d'intérêt pour l'exobiologie malgré la présence de sels. Pour évaluer l'impact du sel sur ces méthodes, le développement d'un protocole de dessalement a été entrepris et mis en place. Outre l'aspect analytique, mon travail a permis la sélection et la caractérisation des performances des colonnes chromatographiques (générale et chirale) qui seront intégrées à l'instrument DraMS à bord de la sonde Dragonfly (e.g. Dragonfly Mass Spectrometer, DraMS). Pour ces différents aspects, ce travail s'est appuyé sur l'étude d'échantillon analogues synthétiques (tholins pour Titan) mais aussi naturels (lac hypersalin pour Europe et Encelade).