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Projet ChARTS : Chemistry and Reactivity on Titan Surface

par Grégoire DANGER - publié le , mis à jour le

Le projet ChARTS a été développé dans le but de déterminer si la polymérisation des molécules organiques condensées à la surface des aérosols pouvait être induite par des photons de longueurs d’onde supérieures à 220 nm (longueur d’onde pouvant pénétrer la basse atmosphère de Titan).

Dr I. Couturier-Tamburelli, Dr N. Piétri, A. Toumi (doctorant)
Collaboration : Dr Murthy Gudipati (JPL, Pasadena),

Le projet ChARTS, avec le projet ChITA, concerne l’étude des atmosphères planétaires et plus précisément l’atmosphère de Titan satellite géant de Saturne. L’atmosphère de ce satellite est particulièrement intéressante car elle est la seule du système solaire à présenter des similitudes avec l’atmosphère primitive terrestre de part sa composition et sa densité. Composée majoritairement d’azote et de méthane (CH4), elle conduit à la formation d’hydrocarbure et de nitrile sous irradiation. Ces molécules ainsi formées peuvent alors réagir entre elles et conduire à la formation de molécules complexes (cyanopolyynes HCnN, Tholins) conférant la couleur orangée caractéristique de ce satellite. Ces molécules une fois formées peuvent soit s’accumuler au sein des aérosols de Titan, soit se condenser à la surface et réagir avec d’autres molécules. Nous avons orienté nos recherches autour de deux thématiques. La première concerne la réactivité de la phase gazeuse de cette atmosphère que nous simulons à l’aide des matrices cryogéniques. La deuxième consiste à étudier la photoréactivité de la surface de Titan afin de comprendre la réactivité qui peut y prendre place.

Le projet ChARTS a été développé dans le but de déterminer si la polymérisation des molécules organiques condensées à la surface des aérosols pouvait être induite par des photons de longueurs d’onde supérieures à 220 nm (longueur d’onde pouvant pénétrer la basse atmosphère de Titan). Nous avons ainsi pu démontrer que la basse atmosphère est photochimiquement active et que la formation de Tholin peut y avoir lieu. L’originalité de notre approche réside dans le choix des molécules utilisées comme précurseurs des Tholins.
Nous avons ainsi étudiés la photoréactivité de solides formés de cyanopolyynes soumis à des rayonnements de fortes longueurs d’onde. Nous avons ainsi pu montrer que la photoréactivité du C4N2 à 300 nm à 90 K induit la formation d’isonitrile en phase solide ainsi que celle d’un composé réfractaire semblable aux Tholins de Titan stable jusqu’à la température ambiante (après sublimation de volatils). Le composé réfractaire obtenu de couleur brun orangé est en tout point semblable à la coloration orangée de Titan.

Nous étudions actuellement les processus de vieillissement des Tholins une fois formés dans les conditions de l’atmosphère de Titan. La formation de molécules complexes et plus particulièrement l’incorporation de molécules au sein de ces Tholins est un problème crucial afin de comprendre leur devenir. Ces expériences ont pour but de prédire quel type de réactivité peut avoir lieu à la surface de Titan ce qui peut être utile dans l’interprétation des données collectées par la mission Cassini Huygens.