Recherche d'indices de vie sur Mars : Caractérisation de l'évolution de molécules organiques soumises aux conditions d'irradiation et d'oxydation représentatives de la surface de Mars

Abstract

The search for mineral or organic clues of past or present habitability at the surface of Mars is one of the main objectives of the martian exploration program. Numerous organic molecules could have been brought or synthesized at the Mars surface until its formation, but no evidence of their presence on Mars was found up today. However the current martian environmental conditions are favorable to the evolution or even the degradation of organic matter because of the presence of energetic ultraviolet radiations, energetic particles and oxidation processes. The understanding of how organic molecules can evolve in this environment would allow to prepare and help for the interpretation of the data collected by the future martian in situ exploration missions as MSL 2011 and ExoMars 2018. To characterize the organic matter evolution at the surface of Mars I developed an original experimental device allowing to follow the evolution of organic molecules exposed to irradiation and oxidation processes occurring at the Mars surface. This experimental device is able to simulate the interactions between organic matter, mineral phases, water ice and UV radiation. The first target of this study is glycine, a biologic amino acid. The glycine is rapidly photodissociated under the temperature and pressure conditions representative of the martian environment. The mineral particles did not catalyze or protect the glycine, contrary to the water ice accelerating the glycine degradation probably through the formation of radical species during the water ice photolysis. These experiments allowed the qualification of the device and offer many opportunities.La recherche de traces minérales ou organiques témoignant d'une habitabilité passée ou présente de la surface de la planète Mars est au coeur du programme d'exploration de la planète. De nombreuses molécules organiques ont pu être apportées ou synthétisées à la surface depuis la formation de la planète. Cependant, aucune molécule organique n'a été identifiée de manière ferme jusqu'à aujourd'hui. Or, les conditions environnementales martiennes actuelles sont favorables à l'évolution voire à la dégradation des molécules organiques à cause de la présence de rayonnement ultraviolet énergétique, de particules énergétiques et de processus d'oxydation. La compréhension de l'évolution des molécules organiques dans cet environnement permettra de préparer et d'aider à l'interprétation de futures missions d'exploration in situ de la surface de Mars comme les missions MSL 2011 et ExoMars 2018. Afin de caractériser l'évolution de la matière organique à la surface de Mars, j'ai développé un dispositif expérimental original permettant d'étudier l'évolution de molécules organiques soumises aux conditions d'irradiation et d'oxydation régnant à la surface de Mars. Ce dispositif est capable de simuler les interactions entre la matière organique, les phases minérales, la glace d'eau et le rayonnement UV. La première cible de cette étude est la glycine, un acide aminé du vivant. La glycine est rapidement photodissociée dans les conditions de température et de pression représentatives de la surface de Mars. La présence de particules minérales ne provoque pas d'effet catalyseur ou de protecteur sur l'évolution de la glycine. Au contraire la présence de glace d'eau semble accélérer la dégradation de la glycine, probablement grâce à la formation d'espèces radicalaires lors de la photolyse de la glace d'eau. Ces expériences ont permis de qualifier le dispositif expérimental et ouvrir de nombreuses perspectives