Exobiologie et Astrobiologie

Home / Stages et emplois / Sujet de thèse avec financement au LPG Grenoble

Sujet de thèse avec financement

Etude de la chimie ion molécule dans l’atmosphère de Titan et relations avec la production d’aérosols atmosphériques

d

Mots clefs : Planétologie, Titan, Spectrométrie de masse, Réactions ion-molécule, Aérosols

Ce sujet de thèse fait l’objet d’un fléchage par l’Ecole Doctorale TUE de l’Université Joseph Fourier (UJF) à Grenoble. Son financement est dès lors assuré. Pour être retenu, le candidat devra avoir une note de M2R supérieure à 14 et provenir d’une université autre que l’UJF.

Description du sujet de thèse

Titan, le plus gros satellite de Saturne, est un objet exceptionnel du système solaire. C’est le seul satellite qui ait une atmosphère dense (1.5bar). Cette atmosphère composée d’azote et de quelques % de méthane constitue un milieu très réactif, qui évolue par croissance moléculaire et produit en permanence des aérosols qui sédimentent dans l’atmosphère. La mission Cassini-Huygens, qui a commencé à étudier Titan en 2004 et vient d’être prolongée jusqu’en 2017 a permis de faire un bond gigantesque dans la compréhension des processus à l’oeuvre dans cette atmosphère. Notamment, il est maintenant établi que contrairement à ce qui avait été postulé, une grande part de la chimie de croissance moléculaire se produit dans la partie la plus externe de l’atmosphère (l’ionosphère), au sein de laquelle des ions complexes ont été détectés, chargés positivement, ou négativement. Dans ce dernier cas, les espèces détectées ont des rapports masse/charge tels qu’on peut déjà parler d’aérosols, et cela à 1000km d’altitude !

Nous avons développé au Laboratoire de Planétologie de Grenoble une infrastructure centrée sur un spectromètre de masse à très haute résolution, le LTQ-Orbitrap. Ce dispositif a été choisi expressément dans le cadre de l’étude des processus à l’oeuvre dans l’atmosphère de Titan. En effet, la description des espèces ioniques composées d’un mélange inconnu en H, C et N, requiert la très haute résolution en masse pour pouvoir attribuer une stoechiométrie à chaque ion. Par ailleurs, l’instrument est également pourvu d’une trappe à ion dans laquelle une analyse structurale des espèces est rendue possible par la méthode MS/MS, et enfin, la présence d’une cellule de collision octopolaire permet d’y réaliser des réactions ion molécule dans des conditions bien définies, un ion ayant été sélectionné en amont et un réactif pur étant introduit sous forme gazeuse.

Cette infrastructure permet donc d’analyser en quantité, en masse et en structure tout ion, réactant ou produit, qui induit, ou résulte, d’une réaction dans l’atmosphère de Titan. En outre, l’instrument conserve toutes ses capacités analytiques et permet de réaliser des analyses de composés modèles analogues, synthétisés en réacteur simulant l’atmosphère de Titan.

Dans une équipe constituée de 3 chercheurs CNRS, le thésard sera amené à réaliser des mesures de vitesse de réaction, rapports de branchement et analyses structurales sur les ions intervenants dans les réactions ion molécule de Titan impliquant des ions chargés positivement. Les ions seront choisis de façon à apporter des informations pertinentes pour la modélisation de la chimie, mise en oeuvre dans le cadre d’une collaboration avec R. Yelle à l’Université d’Arizona. De petits ions dont la masse est inférieure à 100 u seront initialement manipulés car ce sont ceux qui sont actuellement analysés par l’instrument INMS de la sonde Cassini (le directeur de thèse est scientifique associé à cet instrument). Au vu de l’avancement du sujet, une évolution vers des systèmes de plus en plus gros, avec pour finalité les aérosols, constituera l’objectif du travail de thèse.

La ou le candidat(e) devrait avoir un profil de Physico Chimiste expérimentateur, avec une base de connaissances dans les questions reliées à la chimie atmosphériques et des aérosols.

Pour toute information complémentaire, merci de contacter :

Roland Thissen,
Laboratoire de Planétologie de Grenoble
Bâtiment D de physique
BP 53
38041 Grenoble cedex

tel +33 (0)4 76 63 52 71 ou 72 (labo)
fax +33 (0)4 76 51 41 46

Roland.thissen at obs.ujf-grenoble.fr

http://www-lpg.obs.ujf-grenoble.fr/

Laisser un commentaire