Chimie organique de l'environnement cometaire : etude experimentale de la contribution de la composante organique refractaire a la phase gazeuse

par Hervé Cottin

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de François Raulin.

Soutenue en 1999

à Paris 12 .

mots clés

• Comètes -- Chimie

Résumé

Ce travail de these consiste en une etude experimentale et theorique de la contribution de la composante organique refractaire des cometes a la phase gazeuse. A partir des observations et de simulations experimentales, nous avons etabli une compilation des molecules presentes sur les cometes ou susceptibles de l'etre. Cette liste a ete le point de depart du travail de selection des colonnes chromatographiques qui seront embarquees a bord de la mission rosetta dans le cadre de l'experience cosac. Ce travail bibliographique a aussi permis de rappeler qu'une fraction non negligeable de la composante organique des cometes se trouve sous la forme de molecules de poids moleculaire eleve qui recouvrent les grains de poussiere. Nous avons alors emis l'hypothese que ces composes refractaires pouvaient etre degrades dans l'environnement de la coma et produire des molecules volatiles sous l'action de la temperature, des uv solaires ou encore de particules energetiques chargees. Nous avons donc concu un dispositif experimental permettant d'etudier quantitativement deux de ces mecanismes : la photo et la thermodegradation. Grace a cet outil, nous avons pu etudier de facon approfondie la photodegradation du polyoxymethylene. Nous avons montre que ce polymere se degradait sous l'action des uv de longueur d'onde inferieure a environ 190 nm, principalement en h 2co et co, deux molecules presentant des sources etendues dans les cometes. Nous avons aussi identifie d'autres produits de photodegradation: co 2, hcooh, ch 3oh, ch 3ocho, ch 3och 2och 3 et c 3h 6o 3. Nous avons obtenu pour une partie de ces molecules des estimations de leur rendement quantique de production et propose des mecanismes permettant de rendre compte de leur formation. La vitesse de degradation thermique du pom en h 2co a ete aussi determinee. Nous avons alors pu modeliser le profil de densite du formaldehyde dans la coma de la comete de halley, par degradation photochimique et thermique de grains de pom, afin d'estimer si ce compose est un bon candidat pour expliquer la source etendue de h 2co. Si le premier processus requiert une production de poussiere irrealiste, la degradation thermique du polymere permet un bon ajustement du modele aux observations pour des grains composes d'environ 7% de pom et portes a une temperature de 350 k dans la coma.

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