La synthèse abiotique de molécules organiques à partir de gaz simples et de minéraux catalytiques en simulateur millifluidique de sources hydrothermales.

The abiotic synthesis of organic molecules from simple gases and vent-related catalytic minerals under hydrothermal vent conditions.

• Auteur / Autrice : Grégoire Boe
• Direction : Thierry Tassaing
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Inscription en doctorat le 16/09/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Moléculaires
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Spectroscopie Moléculaire (GSM)

Mots clés

Mots clés libres

Event hydrothermal

Milli-fluidique haute pression

Spectroscopie in situ

Origine de la vie

Catalyse

Hydrothemal vents

High pressure millifluidic

In situ spectroscopy

Origin of life

Catalysis

Résumé

Depuis la découverte de micro-organismes survivant dans des conditions de chaleur et de pression extrêmes autour des sources hydrothermales sous-marines des Galápagos, il a été proposé que la vie ai pu émerger grâce à ces évents hydrothermaux. Ils agiraient comme des réacteurs en flux continu, où les fluides hydrothermaux (eau supercritique contenant de nombreux composés volatils) et l'eau de mer liquide se rencontrent et réagissent dans le milieu minéral formé par les cheminées de ces évents, jouant ainsi le rôle de catalyseur. Dans ce contexte, en utilisant une cellule milli-fluidique basse/haute température-haute pression (LHTHP) développée au laboratoire pour simuler un évent hydrothermal, cette thèse tend à réaliser des expériences utilisant des minéraux catalytiques modèles liés aux évents avec différentes compositions de gaz réactifs (par ex. CO2, H2,..), afin d'étudier l'influence de différents paramètres (composition gazeuse, température des différentes phases, temps de réaction, nature du minéral) sur la formation attendue de molécules abiotiques. Un suivi en spectrométries infrarouge/Raman in situ sera mis en œuvre sur la cellule LHTHP pour caractériser la thermodynamique du simulateur d'évent hydrothermal et pour étudier les réactions à multicomposants se produisant dans le simulateur. Ainsi, ce projet de thèse permettra de simuler la chimie et la thermodynamique des évents hydrothermaux, de caractériser la thermo-hydrodynamique du fluide hydrothermal gaz-liquide supercritique ciblé, et de mettre en évidence par des méthodes d'analyse in situ et/ou ex situ (GC-MS, RMN) la formation attendue de molécules abiotiques.

Since the discovery of microorganisms surviving under extreme heat and pressure around the underwater hydrothermal springs of the Galapagos, it has been proposed that life is able to emerge through these hydrothermal vents. These vents act as flow reactors, where hydrothermal fluids (supercritical water containing many volatile compounds) and liquid seawater meet and react in the mineral medium formed by the chimneys of these vents, thus acting as a catalyst. In this context, using a low/high temperature-high pressure (LHTHP) millifluidic cell developed in the laboratory to simulate a hydrothermal vent, this thesis aims to carry out experiments using models catalytic minerals related to hydrothermal vents with different compositions of reactive gases (e.g. CO2, H2, etc.), in order to study the influence of different parameters (gaseous composition, temperature of the different phases, reaction time, nature of the mineral) on the expected formation of abiotic molecules. Infrared/Raman in situ spectrometry monitoring will be implemented on the LHTHP cell to characterize the thermodynamics of the hydrothermal vent simulator and to study the multi-component reactions occurring in the simulator. Thus, this thesis project will allow to simulate the chemistry and thermodynamics of hydrothermal vents, to characterize the thermo-hydrodynamics of the hydrothermal fluid supercritical gas-liquid, and to highlight by methods of analysis in situ and/or ex situ (GC-MS, NMR) the expected formation of abiotic molecules.