Caractérisation de la matière organique d'intérêt prébiotique des mondes-océans par GC-MS et Orbitrap : application aux futures missions spatiales // Characterization of organic matter on ocean worlds: application to spacecrafts

Les mondes-océan comme Europe, Encelade ou Titan, sont les nouveaux objets du Système solaire à revêtir un fort intérêt pour l'exobiologie et la planétologie comparée. Les grandes questions sur l'évolution chimique, voire biologique, au sein de ces corps peuvent trouver des éléments de réponse dans la distribution en matière organique et la recherche de biosignatures chimiques. Pour atteindre ces objectifs, la chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GCMS) est une méthode capitale, qui a mené à la première détection de molécules organiques sur Mars. La spectrométrie de masse à très haute résolution OrbitrapTM est une révolution en matière d'identification moléculaire – elle permet de s'affranchir d'une étape de séparation moléculaire tout en gardant la capacité d'identification stricte des composés. Cette technique permet d'analyser des composés de plus haute masse moléculaire qu'en GCMS, mais ne permet pas de différencier les structures moléculaires (isomérie, énantiomérie). Ainsi, coupler un GCMS et une analyse Orbitrap sur une même mission spatiale permettrait d'analyser toute la gamme moléculaire susceptible de détecter des biosignatures. L'objectif de la thèse sera donc de travailler sur ces deux techniques et de les intercomparer, afin de répondre aux objectifs scientifiques des missions et instruments spatiaux.
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Ocean worlds such as Europa, Enceladus or Titan recently gained a particular interest for exobiology and comparative planetology. Questions about chemical evolution, if not biological evolution, in these planetary bodies, can find answers in the investigation of the organic matter and chemical biosignatures. To reach these objectives, gas chromatography coupled to mass spectrometry (GCMS) is a key analytical tool, which led to the first detection of organic matter on Mars. Ultra high resolution mass spectrometry OrbitrapTM is a breakthrough for molecular identification. It allows to strictly identify organic compounds, without a separation step imposed with GCMS. It allows to analyse compounds of higher molecular mass than GCMS, however, it does not allow to separation molecular structures (isomers, enantiomers). Thus, coupling a GCMS and an Oribtrap on a spacecraft would be the most promising synergic tool to reach all the molecular ranges and detect biosignatures on ocean worlds.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Ressources propres de l'unité de recherche*Région Ile de France - Autre

Université Paris-Saclay GS Physique

127 Astronomie et Astrophysique d'Ile de France

Un large panel de profils peuvent être pertinents pour effectuer ce travail 1. Chimiste analytique, physico-chimiste, formation sciences planétaires avec un accent sur l'expérimental (Master de chimie, de chimie analylique, de planetologie ou d'astronomie/astrophysique) 2. Ingénieur chimiste (exemple non exhaustif d'écoles; INSA, ENSIACET)
A broad range of profiles are relevant to carry out this work successfully 1. Analytical chemistry, physico-chemistry, planetary sciences with a significant experimental part (Master in chemistry, analytical chemistry, planetology and astronomy/astrophysics) 2. A general chemical engineer (e.g., but non-exhaustive, INSA, ENSIACET)