Soutenance de thèse de Barnabé CHERVILLE

La spectrométrie de masse est une technique d’analyse chimique très régulièrement utilisée dans les missions d’exploration in situ du Système Solaire. Elle a notamment été centrale pour la caractérisation des lunes de glace de Saturne comme Titan et Encelade lors de la mission NASA-ESA/Cassini Huygens. L’exploration des mondes océans auxquels ces deux lunes appartiennent est considérée comme prioritaire par les agences spatiales en raison de leur potentielle habitabilité. Dans les prochaines années, la mission NASA/Dragnofly sondera la complexité chimique de différents sites sur Titan grâce à un aérobot et la lune jovienne Europe sera explorée par la mission NASA/Europa Clipper. De part de ses caractéristiques uniques, notamment ses panaches de gaz et de particules de glace, Encelade est l’une des prochaines cibles privilégiées des agences spatiales pour la recherche de biosignatures. Intégrer alors des instruments de spectrométrie de masse haute résolution à ces missions à venir permettrait d’en accroître le retour scientifique. Mes travaux de thèse s’articulent autour de ce besoin en décrivant deux instruments haute résolution utilisant la technologie OrbitrapTM, et ainsi que leur développement. Le CosmOrbitrap est un analyseur en masse développé pour des applications spatiales à partir de la technologie OrbitrapTM. Au laboratoire, l’instrument de test du prototype CosmOrbitrap, appelé LAb-CosmOrbitrap, comprend l’analyseur en masse, une optique ionique et une source d’ionisation par laser. Différentes modifications du CosmOrbitrap ont été effectuées pour progresser vers sa spatialisation. Les différentes études présentées permettent de définir les performances analytiques du LAb-CosmOrbitrap pour l’analyse des ions négatifs ainsi que l’influence de deux modifications de la cellule d’analyse sur ses performances. OLYMPIA, quant à lui, est un instrument construit avec des modules commerciaux conçu pour être couplé à une source d’ions appelée LILBID, qui permet de simuler des impacts hypervéloces de grains de glace ayant lieu dans les spectromètres de masse spatiaux de type collecteurs de poussière. Le développement de l’instrument LILBID-OLYMPIA est crucial, notamment pour l’élaboration de bibliothèques de spectres de masse aidant à l’interprétation des futures données issues de l’instrument SUDA, sélectionné pour la mission NASA/Europa Clipper. De tels développements permettront à terme de proposer la nouvelle génération de spectromètres de masse haute résolution spatialisés pour les futures missions, et de faire de grandes avancées dans l’étude des mondes océans et des potentielles biosignatures dans le Système Solaire.