Analyse in situ de molécules organiques dans les

 Proposition de thèse -­‐2013 Arnaud Buch
Analyse in situ de molécules organiques dans les environnements planétaires par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse : accompagnement à l’interprétation des premiers résultats de l’expérience Sample Analyse at Mars (SAM) La recherche de signes de vie, passée ou présente, est l’un des objectifs prioritaires
des missions d’exploration spatiale vers la planète Mars. L’expérience Sample Analysis at
Mars (SAM) de la mission Mars Science Laboratory (MSL-NASA) est arrivée sur Mars en
novembre 2012 et commence à explorer l’atmosphère et le sol martien. Lors de cette
exploration il est prévu d’utiliser des expériences d’analyse chimique susceptibles de détecter
in situ des composés organiques d’intérêt exobiologique tels que les acides aminés et les
acides carboxyliques. Le LGPM, le LISA et le LATMOS ont participé à la préparation de
cette expérience en développant un système analytique de chromatographie en phase gazeuse
(GC) précèdé d’un système analytique d’extraction de la matière organique du sol par
pyrolyse, dérivatization ou thermochemiolyse. Les premiers résultats de cette mission sont
extrêmement complexes et montrent qu’il est urgent de mieux comprendre les interactions
entre la matière organique, la matrice minérale et les différents traitements physicochimiques
subits par cette matière si l’on veut pouvoir interpréter correctement les résultats de
l’expérience SAM.
L’objectif de cette étude repose donc sur le développement d’outils théoriques et
analytiques permettant de mieux comprendre et caractériser les interactions physico-chimique
entre les molécules et les diverses matrices minérales rencontrées par Curiosity et d’étudier
l’influence de conditions martiennes (pression, température, minéralogie, oxydant, etc..) sur la
dégradation de ces molécules organiques ainsi que sur la préservation de leur message
énantiomérique. L’étude sera étendue à la préservation des molécules organiques plus
complexes, telles que les polypeptides et les polynucléotides, et une analyse bio-physicochimique de ces échantillons permettra de caractériser l’intégrité des molécules et des
messages qu’elles comportent. L’établissement d’un lien entre la dégradation de ces
molécules et leur interaction avec la matrice minérale ou atmosphérique, ainsi qu’une
interface avec des études de modèles de dégradation et de prédiction de matière organique
pouvant être retrouvée sur les corps d’intérêt devrait alors permettre d’établir une base de
données complète de toutes les molécules d’intérêt envisageables in situ ainsi que leur
comportement selon les différentes surfaces minérales sur lesquels ils sont susceptibles de se
trouver.
Ce travail de thèse se déroulera principalement à l’Ecole Centrale Paris. Une forte
collaboration avec le LISA et le centre NASA-GSFC est à prévoir impliquant notamment des
déplacements dans ces deux unités de recherche.
Collaborations :
-NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD 20777, USA
-Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA), Universités Paris Diderot - Paris
Est Créteil.
Responsables scientifiques
Arnaud BUCH, Maître de conférences de chimie, Ecole Centrale Paris
Moncef STAMBOULI, Professeur, Ecole Centrale Paris
Caroline FREISSINET, Research Associate, NASA-GSFC