Caractérisation de la matière organique de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko

Caractérisation de la matière organique de la comète  67P/Churyumov-Gerasimenko

Sujet financé par le LABEX ESEP

Mots clés : Planétologie, comète, matière organique, expérimentation, observations, physico-chimie, spectrométrie de masse, spectroscopie infrarouge

Description :        Les comètes comptent parmi les corps du Système Solaire les plus riches en matière organique. Les observations par télédétection ont déjà permis d’identifier plus d’une vingtaine de molécules organiques simples en phase gazeuse. D’autre part, les missions d’exploration in situ (Giotto, Véga-1 et Véga-2) et la mission avec retour d’échantillon Stardust, ont établi qu’en plus de ces molécules volatiles relativement simples, une fraction notable de la matière carbonée cométaire est présente sous forme d’un matériau réfractaire restant en phase solide dans les grains cométaires.

                COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyzer) est un spectromètre de masse d’ions secondaires à temps de vol se trouvant à bord de l’orbiteur de la mission Rosetta. Le LISA et le LPC2E participent à la définition des opérations et à l’interprétation des résultats de cet instrument. Les récentes observations réalisées par cet instrument permettent de confirmer la présence de matière organique dans les grains cométaires. Bien que les interprétations de ces observations soient encore préliminaires, il semble que la structure chimique de la matière organique observée ne soit pas exactement celle à laquelle nous nous attendions. Aussi nous manquons de spectres de référence représentatifs des observations. Néanmoins, nous suspectons actuellement qu’il s’agisse d’une matière organique qui a été fortement chauffée et/ou irradiée.

                L’objectif de la thèse sera de caractériser le plus précisément possible la matière organique observée grâce à l’instrument COSIMA. Pour cela, deux approches complémentaires seront suivies : 1.) le traitement et l’interprétation des observations réalisées in-situ par l’instrument COSIMA et 2.) des expérimentations en laboratoire. En effet, de nouvelles synthèses de matière organique complexe seront effectuées en laboratoire (LISA) grâce au dispositif expérimental du projet « OREGOC » (Origine et Evolution des Glaces et des composés Organiques Cométaires) qui permet de photolyser dans l’ultraviolet et de chauffer des mélanges de glaces. Nous insisterons en particulier sur un dépôt d’énergie plus conséquent que ce que nous avons pu réaliser dans le passé. Une fois produits, ces échantillons seront analysés grâce aux deux instruments « sol » de COSIMA : le premier étant localisé au LPC2E à Orléans et le second au Max Planck Institute de Göttingen en Allemagne. L’objectif est naturellement de reproduire les observations réalisées sur des grains de la comète 67P/Churyumov Gerasimenko à partir d’échantillons synthétiques afin de préciser au mieux l’origine de la matière organique cométaire ainsi que son évolution chimique jusqu’à son éjection du noyau.

                Les personnes intéressées sont encouragées à envoyer (nicolas.fray@lisa.u-pec.fr) un CV et une lettre de motivation avant le jeudi 12 Mai pour avoir plus de détails sur le sujet proposé.

Financement : Cette thèse est financée par le Labex ESEP (Exploration Spatiale des Environnements Planétaires).

Compétences attendues : Planétologie, Physico-chimie, Spectroscopie infrarouge, Spectrométrie de Masse, Expérimentation et Traitement de données.

Encadrement :     Directeur de thèse : Nicolas FRAY (LISA / Université Paris Est Créteil) /              Co-directrice : Christelle BRIOIS (LPC2E / Université d’Orléans)

Nicolas Fray (nicolas.fray@lisa.u-pec.fr), Maître de conférences au LISA, UPEC.