Missions

Ce projet interdisciplinaire, conduit à l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, consiste à étudier expérimentalement l’impact sur la composition chimique de l’atmosphère de Titan de l’irradiation par des ions oxygénés à haute énergie de composés organiques analogues des aérosols.
Le système de Saturne a été exploré pendant 13 ans (2004-2017) par la mission Cassini-Huygens qui a révélé́ l'extraordinaire diversité́ chimique de Titan et d'Encelade, deux des satellites de la planète géante. En particulier, des ions oxygénés provenant des geysers d'Encelade, précipitent à haute énergie dans l’atmosphère de Titan où des molécules organiques atteignant des masses-sur-charge (m/z) de plusieurs milliers d'unités de masse atomique ont été́ détectées. Ces macromolécules résultent de l'ionisation et de la dissociation des composés atmosphériques majoritaires, diazote et méthane, par les photons solaires et sont très probablement les embryons des aérosols détectés à plus basse altitude. Il est attendu que les ions oxygénés, en impactant les macromolécules, modifient leur composition chimique d’une part et en pulvérise les couches les plus externes pour reformer des espèces gazeuses d’autre part. Si de plus, l’oxygène s’implante, les aérosols, en sédimentant vers la surface, peuvent alors y déposer des molécules oxygénées complexes, ajoutant une nouvelle dimension à la chimie carbone / azote / hydrogène endogène à Titan, avec de fortes implications en exobiologie.
Nous apporterons des éléments de réponse à plusieurs questions restées en suspens après Cassini-Huygens : L'oxygène est-il efficacement incorporé dans les molécules ? Les composés biologiques (acides aminés, bases nucléiques, etc.) ou d'autres espèces oxygénées complexes peuvent-elles être synthétisées dans l'atmosphère ? Quels sont les processus responsables de la croissance des aérosols ? Quels sont les composés simples et complexes qui recouvrent la surface de Titan ?

Activités

- Concevoir et mener des simulations expérimentales : des composés organiques (analogues des aérosols de Titan, hydrocarbures aromatiques polycycliques azotés) seront soumis à des ions oxygénés à haute énergie sur des grands accélérateurs nationaux et internationaux (GANIL à Caen et ATOMKI en Hongrie).
- Mesurer in situ au cours de l’irradiation l’évolution des propriétés spectrales des échantillons par spectroscopie infrarouge et des espèces pulvérisées en phase gazeuse par spectrométrie de masse. Analyser à l’IPAG les échantillons après irradiation pour déterminer leur degré́ d'oxygénation par spectrométrie de masse à rapports isotopiques (ir-MS) et leur composition moléculaire par spectrométrie de masse à très haute résolution (HRMS). Traiter les données.
- Interpréter les résultats expérimentaux et les remettre dans leur contexte astrophysique, en collaboration avec le GSMA à l’université de Reims Champagne Ardennes qui dispose d’un modèle photochimique-microphysique de l’atmosphère de Titan.
- Présenter les résultats lors de conférences nationales et internationales en planétologie et rédiger des publications.

Compétences

La personne recrutée devra être, à la date d’embauche, titulaire d’un doctorat en astrophysique / sciences de la Terre / chimie analytique ou autre domaine étroitement lié. Des compétences expérimentales (techniques du vide, spectroscopie infrarouge, spectrométrie de masse) et en traitement de données acquises pendant le doctorat ou le post-doctorat sont requises. L’activité́ impliquant plusieurs laboratoires, le candidat ou la candidate devra être en mesure de maitriser une activité́ partagée, de multiples interactions et devra faire preuve d’organisation.

Contexte de travail

La personne recrutée rejoindra le laboratoire IPAG à Grenoble, France où elle travaillera en étroite collaboration avec Véronique Vuitton, directrice de recherche au CNRS. Elle intégrera l’équipe du projet ANR TITARAD (6 permanents, 2 post-doctorants, 3 doctorants sur 5 laboratoires en France et aux États-Unis). Un financement est disponible pour développer les activités expérimentales, effectuer les missions pour réaliser les mesures et participer à des conférences.

Contraintes et risques

La personne recrutée doit être en mesure de se déplacer quelques semaines par an en France et en Europe.
Les risques associés au poste incluent les produits chimiques, gaz sous pression, rayonnements ionisants et le travail sur écran.