Modélisation expérimentale de l'atmosphère de Titan : production et caractérisations physico-chimiques d'analogues des aérosols et de la phase gazeuse enfin représentatifs

par Patrice Coll

Thèse de doctorat en Chimie de la pollution atmosphérique et physique de l'environnement

Sous la direction de François Raulin et de Marie-Claire Gazeau.


  • Résumé

    Nous avons concu et developpe un programme experimental simulant la chimie de l'atmosphere de titan, en tenant compte des inadequations des simulations realisees jusqu'alors avec les conditions environnementales de titan. Le developpement de cette experience constitue la plus grande partie de ce travail. La chimie ainsi simulee presente deux aspects : phase gazeuse et phase solide (aerosols). Parmi les composes gazeux (44 hydrocarbures et 24 composes azotes), c#6h#2, hc#5n et c#4n#2 sont instables a temperature ambiante. La detection de c#4n#2, seul compose identifie sur titan mais jamais auparavant dans les experiences de simulation, valide l'ensemble de notre programme en demontrant sa representativite de l'environnement de titan. Ces resultats sont ensuite extrapoles a l'atmosphere de titan grace a un modele simple. Des analogues d'aerosol (tholins), proteges de toute contamination, sont egalement synthetises lors des simulations. Leur rapport en nombre d'atomes c/n vaut 2,82 et le rapport c/h 0,8. La microscopie electronique revele qu'ils sont formes de chapelets de spheres, chacune de diametre d'environ 0,3 m. Nous avons etabli que la formation des aerosols est un puits important pour l'azote sur titan, comparable au taux de production d'hcn. L'etude de ces tholins confirme leur insolubilite minime dans les hydrocarbures, constituants attendus des lacs de titan. Ce depot des aerosols a la surface ne conduit donc pas a de nouveaux processus chimiques. Par contre leur solubilite dans les nitriles (quelques mg. Ml#-#1) suggere une relative facilite pour les nitriles a condenser sur ces aerosols. Ceci a des implications sur les profils atmospheriques des especes nitriliques, ainsi que sur les proprietes de surface des aerosols. Les analyses structurelles nous ont conduit a emettre l'hypothese d'une base du type poly-hcn, sur laquelle doivent se joindre d'autres especes (hydrocarbures en c#2 et leurs polymeres, propane et acetonitrile principalement).

  • Titre traduit

    Experimental modelling of titan's atmosphere : characterisation of aerosol analogues, and the associated gaseous phase, synthesised under representative conditions


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