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Extraction et analyse in situ de traces de molécules organiques sur Mars et Titan

L’implication du LGPM dans la mission MSL-Curiosity est une illustration claire de la complémentarité des compétences existant au sein de notre équipe :

  • extraction de bio-indicateurs ou/et biomarqueur (opération unitaire)
  • fonctionnalisation (chimie des solutions)
  • séparation et analyse de traces (chimie analytique).

Parmi nos sujets d'étude, nous pouvons citer :

  • l’extraction et l’analyse in situ de molécules organiques en relation avec la détection du vivant sur d’autres planètes que la terre (Mars),
  • la synthèse et l’analyse physico-chimique des aérosols produits dans l’atmosphère de Titan,
  • l’interprétation des données de l’expérience Sample Analyse at Mars (SAM) du rover Curiosity et la préparation des futures expériences qui seront bientôt réalisées à bord de ce dernier.
  • l’interprétation des données issues ou qui seront issues des instruments ACP (mission Cassini-Huygens), SAM (mission Mars Science Laboratory) et MOMA (mission ExoMars).

Dans le cadre de ce dernier thème(1), une étude par pyrolyse GC-MS de matériaux modèles des aérosols atmosphériques de Titan (tholins) a été réalisée. Une des conclusions significatives de ce volet est que la température de 500 °C constitue une valeur optimale, en termes d’abondance d’espèces détectées et de limitation du nombre de produits secondaires formés par dégradation thermique. Ce travail, qui a donné lieu à une publication, démontre que l’instrument ACP embarqué sur l’atterrisseur Huygens fonctionnait dans des conditions pyrolytiques optimales. La seconde partie de ce travail présente une étude de thermochimiolyse d’un analogue martien avec un réactif TMAH, Deux paramètres ont été spécifiquement testés : la température et le temps de contact entre les composés organiques et le TMAH. Les mesures par pyrolyse humide montrent que la température ne doit pas dépasser 600°C en raison de la stabilité thermique du TMAH, et que la matrice minérale n’a pas d’effet sur la gamme 400-600°C. La comparaison des produits détectés par analyse TMAH à 600°C avec ceux de la fraction soluble MTBSTFA montre des différences substantielles. On note en particulier la très forte quantité de composés aromatiques, potentiellement générés par la pyrolyse elle-même. L’ensemble des mesures constitue un volume de travail important et un apport à l’analyse future du sol Martien par l’instrument MOMA qui sera présent à bord du rover Pasteur de la mission ExoMars(2).

 

optimisation température

Optimisation de la température de thermochimiolyse au TMAH (tetramethyl ammonium hydroxyde) des acides carboxyliques potentiellement présent dans le sol martien.
Cette figure présente le rapport des aires des methyl-esters d’acides gras sur les aires de l’étalon interne (naphtalene-d8). Une température de 600°C correspond à l’optimum de détection de ces composés cibles organiques.

 

Références : (1) Morisson, M., C. Szopa, N. Carrasco, A. Buch, T. Gautier, 2016, Titan's organic aerosols: Molecular composition and structure of laboratory analogues inferred from pyrolysis gas chromatography mass spectrometry analysis, Icarus, 277: 442-454.
(2) Morisson, M., et al. ,2017, How TMAH Thermochemolysis can Improve the Detection of Trace Organic Matter on Mars Using the MOMA-Pyr-GC-MS Experiment Aboard the ExoMars-2020, in Astrobiology Science Conference 2017, edited, Lunar and Planetary Institute, Houston.