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L’expérience PAMPRE pour simuler la chimie de la haute atmosphère de Titan

Thomas Gautier, LATMOS. L’expérience PAMPRE pour simuler la chimie de la haute atmosphère de Titan. Atelier Pole Système Solaire IPSL – 17-18 Avril 2013. Pourquoi Titan?. Atmosphère dense (~1.5 bar au sol) N 2 /CH 4 (98/2) Photochimie N 2 / CH 4 + h   C x H y N z

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L’expérience PAMPRE pour simuler la chimie de la haute atmosphère de Titan

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Presentation Transcript

  1. Thomas Gautier, LATMOS L’expérience PAMPRE pour simuler la chimie de la haute atmosphère de Titan Atelier Pole Système Solaire IPSL – 17-18 Avril 2013

  2. Pourquoi Titan? • Atmosphère dense (~1.5 bar au sol) N2/CH4 (98/2) • Photochimie N2/ CH4 + hCxHyNz • Formation de composés en phase gaz puis aerosols • Matière organique complexe (intérêt prébiotique)

  3. Les observables de Cassini – Huygens (utiles pour PAMPRE) • Ionosphere: Instruments in-situ (INMS & CAPS) • Composition phase gaz • Initiation de la formation des aerosols • No data-sphere!! • Stratosphere: spectroscopie à distance (CIRS & VIMS) • Propriétés optiques des aérosols

  4. Expérience PAMPRE • P= 1 mbar • T=300 K • N2/CH4 • 0%<CH4<10%

  5. Etude de la phase Gaz (1/3) • Piégage cryogénique + GC-MS => identification des espèces en phase gaz + concentration relatives Chromatogramme de la phase gaz concentrée dans le piège froid Gautier et al. 2011, Icarus

  6. Etude de la phase gaz (2/3) • >30 espèces détectées • Les plus intenses sont également présentes sur Titan • Espèces majoritaires: • Nitriles (HCN, CH3CN …) • C2 Gautier et al. 2011, Icarus

  7. Etude de la phase Gaz (3/3) • Nitrile: • Quantification relative • Décroissance en loi de puissance • Vérifié sur les mesures de Cassini et dans les modèles de chimie atmo. Concentration relative des nitriles en fonction de leur nombre de carbone. • => Premier proxy pour de prédire la concentration des composés sous la limite de détection de Cassini Gautier et al. 2011, Icarus

  8. Propriétés optique des aérosols • Moyen et lointain IR • Bandes "classiques" (CH3,CH2, NH, CN …) • Comparaison avec CIRS et VIMS • Bonne correspondance des spectres • Bandes à 2900 => aerosols • Identification de nouvelles bandes dans le FIR Gautier et al. 2012, Icarus Manque de données sur les fonctions azotés (CN ~2200 cm-1 et NH~3300 cm-1) sur les aérosols de Titan

  9. Composition chimique • Labo => accès aux techniques de pointes • Orbitrap: MS haute résolution (Δm/m > 200 000) • Accès à la composition chimique exacte des tholins submitted to Anal. Chem

  10. Composition chimique • Labo => accès aux techniques de pointes • Orbitrap: MS haute résolution (Δm/m > 200 000) • Accès à la composition chimique exacte des tholins submitted to Anal. Chem

  11. Composition chimique • Labo => accès aux techniques de pointes • Orbitrap: MS haute résolution (Δm/m > 200 000) • Accès à la composition chimique exacte des tholins • Possible d'attribuer une formule brute à chaque composé • Grande complexité du matériau (~15 000 espèces détectées) • Structure co- polymerique • Analyse statistique possible submitted to Anal. Chem

  12. Conclusion • Il est possible de simuler globalement la chimie atmosphérique de Titan ainsi que la formation des aérosols. • Bon accord entre les données de labo et les observables • => Support aux observations / modèles • => Permet d’aller bcp plus loin dans l’analyse des aérosols • Donne des pistes pour les futures missions sur ce qu’il faudrait pouvoir observer Merci de votre attention

  13. Composition chimique • Formules brutes => analyse stat

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