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Dissertations / Theses on the topic 'Glaces astrophysiques'
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Bychkova, Anna. "Energetic iοn prοcessing οf arοmatic mοlecules in the sοlid phase." Electronic Thesis or Diss., Normandie, 2024. http://www.theses.fr/2024NORMC236.
Full textAbstract:
Dans les nuages denses, les manteaux glacés sont des condensats de petites molécules sur des grains solides. Ces manteaux glacés représentent des sites prometteurs pour certains processus chimiques. Ils sont constamment irradiés et de nouvelles molécules organiques complexes peuvent être ainsi formées. Une fois que les nuages denses se transforment en disque d'accrétion et, éventuellement, en système planétaire, ces manteaux glacés peuvent potentiellement contribuer au réservoir de molécules complexes des planètes. Dans cette thèse, les effets de l'irradiation ionique sur deux molécules aromatiques, la pyridine et le pyrène, ont été étudiés. Les échantillons ont été exposés à une irradiation ionique sur les lignes des accélérateurs du GANIL (Caen, France) et de l'ATOMKI (Debrecen, Hongrie). Leur évolution a été suivie par spectroscopie infrarouge in situ. Il a été constaté que la structure initiale (amorphe ou cristalline) et la température d'irradiation n'affectent pas la section efficace de destruction de la pyridine pure. De plus, il a été observé que la dose locale n'est pas un paramètre clé comme cela était affirmé précédemment. En effet, la destruction du pyrène provoquée par des ions lourds, à partir du carbone, est significativement plus importante que celle provoquée par des ions plus légers comme l'hydrogène et l'hélium pour une même dose locale déposée. Pour les deux molécules, une augmentation significative de la section efficace de destruction a été observée lorsque la concentration des molécules dans la matrice d'eau diminue. Le temps de demi-vie de la pyridine et du pyrène dans les nuages denses a été estimé à environ 13 et 20 millions d'années, respectivement. Cela suggère qu'une fois formées dans ces environnements, ces molécules pourraient survivre et contribuer à la formation planétaireFormed in the dense clouds, icy mantles are condensates of small molecules on solid grains. These icy mantles are promising sites for rich chemical processes, where complex organic molecules can form, as these mantles are continuously exposed to ionizing radiation. Once dense clouds transform into an accretion disc and eventually into a planetary system, these icy mantles may potentially contribute to the reservoir of the complex molecules of the planets.In this thesis, the effects of ion irradiation on two aromatic molecules, pyridine and pyrene were investigated. The samples were exposed to ion irradiation at the GANIL (Caen, France) and ATOMKI (Debrecen, Hungary) ion beam facilities. Their evolution was monitored using in-situ infrared spectroscopy. It was found that the initial structure (amorphous or crystalline) and the irradiation temperature do not affect the destruction cross section of pure pyridine. Additionally, it was observed that the local dose is not a key parameter as previously assumed. Indeed, since the destruction of pyrene caused by heavy ions, starting from C, is significantly greater than that caused by lighter ions such as H and He for the same deposited local dose. For both molecules, a significant increase in the destruction cross section was observed for decreasing molecule concentration in the water matrix. The half-life time of pyridine and pyrene in dense clouds was estimated to be around 13 and 20 millions of years, respectively. This suggests that once formed in these environments, they could survive and contribute to planetary formation
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Fresneau, Aurélien. "Simulations expérimentales en laboratoire pour la préparation à l'analyse des données issues de missions spatiales, ainsi que pour l'étude de l'impact en exobiologie de l'évolution de la matière organique au sein d'environnements astrophysiques." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4760/document.
Full textAbstract:
Les grains de poussière se trouvant dans les nuages moléculaires denses jouent un grand rôle dans la formation de molécules organiques complexes. Ces grains sont recouverts d'un manteau glacé contenant des molécules primitives. Au cours de l'évolution des nuages moléculaires vers des systèmes planétaires, les grains sont soumis à des processus énergétiques transformant la matière organique présente dans les glaces. Les grains finissent par être intégrés dans les petits corps du système solaire tels que les comètes et les astéroïdes. Cette thèse cherche à simuler en laboratoire l'évolution chimique de ces glaces. Des analogues de ces glaces sont formés sur un substrat à basse température, et sont irradiés avec des photons UV et/ou réchauffés afin de simuler les processus astrophysiques. On forme ainsi un résidu organique que l'on caractérise grâce à la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) et la spectrométrie de masse à très haute résolution (VHRMS) par Orbitrap.Nous avons d'abord effectué des études mécanistiques centrées autour de la formation d'aminoalcools et d'hydroxynitriles lors du réchauffement de glaces contenant de l'acétaldéhyde (CH$_3$CHO) ou de l'acétone ((CH$_3$)$_2$CO) avec NH$_3$, HCN et H$_2$O. Nous avons ensuite étudié la composition globale de résidus issus de l'irradiation et du réchauffement de glaces contenant H$_2$O, CH$_3$OH, et NH$_3$. Nous présentons une nouvelle approche pour interpréter les données Orbitrap de ces résidus. Les similarités trouvées avec des analyses de matière organique météoritique issues de la littérature laissent à penser qu'une partie de son évolution pourrait être semblable à celle de nos résidusDust grains located in dense molecular clouds play a major role in the formation of complex organic molecules. These grains are covered by icy mantles containing primitive molecules. Dense molecular clouds can collapse and lead to the formation of planetary systems such as our own. During this evolution, the grains are exposed to energetic processes which transform the organic matter inside the ices. The grains are ultimately incorporated into small solar system bodies such as comets and asteroids, which can then contribute to the exogenous delivery of organic matter on Earth. In this context, this thesis focuses on simulating the chemical evolution of ices. To that end, ice analogues are formed by condensing a relevant gas mixture on a cold substrate. These interstellar ice analogues are irradiated with UV photons and/or heated in order to simulate astrophysical processes. An organic residue is formed which we characterized with Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and very high resolution mass spectrometry (VHRMS) by Orbitrap.First, we performed mechanistic studies focused on the formation of aminoalcohols and hydroxynitriles from the warming of ices containing acetaldehyde (CH$_3$CHO) or acetone ((CH$_3$)$_2$CO) with NH$_3$, HCN and H$_2$O. Secondly, we studied the global composition of residues made from irradiation and warming of ices containing H$_2$O, CH$_3$OH, and NH$_3$. We present a new approach to interpret Orbitrap data of the residues. Similarities observed with meteoritic organic matter analyses found in the literature could mean that some of the evolution that led to meteoritic organic matter is shared with the evolution of our residues
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Fresneau, Aurélien. "Simulations expérimentales en laboratoire pour la préparation à l'analyse des données issues de missions spatiales, ainsi que pour l'étude de l'impact en exobiologie de l'évolution de la matière organique au sein d'environnements astrophysiques." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4760.
Full textAbstract:
Les grains de poussière se trouvant dans les nuages moléculaires denses jouent un grand rôle dans la formation de molécules organiques complexes. Ces grains sont recouverts d'un manteau glacé contenant des molécules primitives. Au cours de l'évolution des nuages moléculaires vers des systèmes planétaires, les grains sont soumis à des processus énergétiques transformant la matière organique présente dans les glaces. Les grains finissent par être intégrés dans les petits corps du système solaire tels que les comètes et les astéroïdes. Cette thèse cherche à simuler en laboratoire l'évolution chimique de ces glaces. Des analogues de ces glaces sont formés sur un substrat à basse température, et sont irradiés avec des photons UV et/ou réchauffés afin de simuler les processus astrophysiques. On forme ainsi un résidu organique que l'on caractérise grâce à la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) et la spectrométrie de masse à très haute résolution (VHRMS) par Orbitrap.Nous avons d'abord effectué des études mécanistiques centrées autour de la formation d'aminoalcools et d'hydroxynitriles lors du réchauffement de glaces contenant de l'acétaldéhyde (CH₃CHO) ou de l'acétone ((CH₃)₂CO) avec NH₃, HCN et H₂O. Nous avons ensuite étudié la composition globale de résidus issus de l'irradiation et du réchauffement de glaces contenant H₂O, CH₃OH, et NH₃. Nous présentons une nouvelle approche pour interpréter les données Orbitrap de ces résidus. Les similarités trouvées avec des analyses de matière organique météoritique issues de la littérature laissent à penser qu'une partie de son évolution pourrait être semblable à celle de nos résidusDust grains located in dense molecular clouds play a major role in the formation of complex organic molecules. These grains are covered by icy mantles containing primitive molecules. Dense molecular clouds can collapse and lead to the formation of planetary systems such as our own. During this evolution, the grains are exposed to energetic processes which transform the organic matter inside the ices. The grains are ultimately incorporated into small solar system bodies such as comets and asteroids, which can then contribute to the exogenous delivery of organic matter on Earth. In this context, this thesis focuses on simulating the chemical evolution of ices. To that end, ice analogues are formed by condensing a relevant gas mixture on a cold substrate. These interstellar ice analogues are irradiated with UV photons and/or heated in order to simulate astrophysical processes. An organic residue is formed which we characterized with Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and very high resolution mass spectrometry (VHRMS) by Orbitrap.First, we performed mechanistic studies focused on the formation of aminoalcohols and hydroxynitriles from the warming of ices containing acetaldehyde (CH₃CHO) or acetone ((CH₃)₂CO) with NH₃, HCN and H₂O. Secondly, we studied the global composition of residues made from irradiation and warming of ices containing H₂O, CH₃OH, and NH₃. We present a new approach to interpret Orbitrap data of the residues. Similarities observed with meteoritic organic matter analyses found in the literature could mean that some of the evolution that led to meteoritic organic matter is shared with the evolution of our residues
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Lv, Xue-Yang. "Irradiation de glaces d’intérêt astrophysique par des ions lourds." Caen, 2013. http://www.theses.fr/2013CAEN2074.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur l’irradiation de glaces composées de molécules simples (H2O, CO, CO2, NH3) par des ions lourds produits par GANIL. Ces glaces sont présentes dans certains milieux astrophysiques tels que les comètes, les surfaces des lunes de Jupiter et les nuages denses. L’irradiation en laboratoire simule l’effet des rayons cosmiques pour les ions de haute énergie et du vent solaire pour les ions de basse énergie. La technique d’observation est la spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier, technique qui autorise la détection des molécules créées dans le « bulk », lors du passage de l’ion incident. La thèse porte donc sur l’établissement de lois d’évolutions de systèmes en fonction de l’énergie déposée, par exemple l’évolution des sections efficaces de destruction de molécules simples et abondantes dans l’espace en fonction du pouvoir d’arrêt électronique. Des expériences d’implantation ont aussi été réalisées afin de connaître les modifications chimiques induites sous irradiation et de déterminer le taux de production de molécules telles que CO2 et SO2. Ces taux de production ont été comparés aux observations réalisées sur les lunes de Jupiter. Le mélange CO2-NH3 a aussi été irradié. Différentes espèces telles que CO, OCN- et [HCOO-][NH4+] ont été produites et indique que des molécules plus complexes peuvent être potentiellement formées dans l’espace par irradiation de glacesThis thesis concerns irradiation of ices composed of simple molecules (H2O, CO, CO2, NH3) with heavy ion beams at GANIL. These ices exist in several astrophysical environments such as comets, surfaces of Jovian satellites, and dense molecular clouds. Irradiation in the laboratory allows simulating the effects of cosmic rays with high energy ion beams, and those of solar wind with low energy beams. The analysis is performed by Fourier transformed Infrared absorption spectroscopy, which allows detecting molecules created during ion irradiation. The evolution of the ices, characterized by destruction cross sections, formation cross sections and sputtering yields was studied as a function of the deposited energy for some of the most abundant simple molecules in space as a function of electronic stopping power. Furthermore, Implantation experiments were performed in order to study chemistry induced by the projectile ions and formation of molecules such as CO2 and SO2. The formation rates were compared to the corresponding observations of abundance of those molecules and the Jovian moon Europa. After irradiation of the mixture CO2+NH3 several new species such as CO, OCN- et [HCOO-][NH4+] were observed. This indicates that complex molecules can possibly be formed by irradiation of ices in space
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Schmitt, Bernard. "La Surface de la glace structure, dynamique et interactions, implications astrophysiques /." Phd thesis, Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37601091r.
Full text
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Seperuelo, Duarte Eduardo. "Etude par spectroscopie infrarouge des effets d'irradiation de glaces d'intérêt astrophysique par des ions lourds." Caen, 2009. http://www.theses.fr/2009CAEN2050.
Full textAbstract:
Dans le système solaire et dans les régions denses du milieu interstellaire, des manteaux de glaces constitués de petites molécules sont irradiés par des particules ionisantes : des photons, des électrons et des ions. L’interaction entre les particules énergétiques et les manteaux induit plusieurs processus tels que les réactions chimiques, les changements de phase et la désorption de molécules. Les effets de l’irradiation par des photons et des ions légers sont étudiés depuis 20 ans. Cependant, les expériences réalisées avec des ions lourds et rapides sont rares dans la littérature. Bien que les ions légers soient plus abondants, le grand pouvoir d’arrêt et le haut rendement de pulvérisation des ions lourds peuvent compenser cet écart numérique. Ce travail résulte d’un projet de collaboration entre la PUC-Rio et le CIMAP-GANIL. L’objectif de ce projet est d’étudier l’effet de l’irradiation de glaces astrophysiques avec des ions lourds et rapides. Les expériences ont été réalisées sur les lignes IRRSUD et SME du GANIL avec des ions Ni (46 et 537 MeV). L’analyse des glaces a été faite par spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier (FTIR). Quatre cibles ont été irradiées et analysées : H2O, CO, CO2 et H2O :CO :NH3. Les sections efficaces de destruction, de création des molécules produites et les rendements de pulvérisation ont été déterminés pour chaque cible. Les résultats obtenus montrent que les ions lourds sont plus efficaces que les protons pour la pulvérisation des manteaux de glaces alors que les protons sont eux plus efficace pour la synthèse de nouvelles moléculesIn the Solar System, as well as inside the dense interstellar regions, ice mantles constituted by small molecules are exposed to ionizing radiation formed by photons, electrons and ions. As a result, chemical reactions, phase changes, desorption and other physical chemical processes occur in the ice. Among the ionizing projectiles, fast heavy ions play a particular role in the sense that they are relatively low abundant in space but have high ionizing power and are very efficient for inducing desorption. These cosmic events can be simulated in laboratory. The main goal of the current work is to identify and quantify the effects of the fast heavy ion interaction with ices. Experiments were performed at the medium energy facility at GANIL, where 46 and 537 MeV Ni ions irradiated four ices cooled down at about 13 K: H2O, CO, CO2 and the mixture H2O:NH3:CO. The molecular concentrations of these species and the formed ones were determined by infrared spectroscopy (FTIR) as a function of the beam fluence. From the acquired data, destruction and formation cross sections of molecular species were measured as well as the sputtering yields. Results show that protons are more efficient for producing new molecular species, while heavy ions are responsible for the desorption process. This work is collaboration between the PUC-Rio and CIMAP-GANIL institutions
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Langlinay, Thomas. "Effets de l’irradiation par des ions lourds multichargés sur des cristaux et des glaces d’intérêt astrophysique." Caen, 2014. http://www.theses.fr/2014CAEN2045.
Full textAbstract:
Le système solaire et le milieu interstellaire sont soumis en permanence à différents rayonnements tels que le vent solaire et les rayons cosmiques. L’interaction entre les particules énergétiques et les matériaux présents dans ces différents milieux (glaces, silicates et matériaux carbonés), joue un rôle fondamental dans certains phénomènes astrophysiques. Les expériences en laboratoire, corrélées aux données observationnelles, permettent une meilleure compréhension de ces phénomènes. Les objectifs de cette thèse sont d’étudier l’effet des ions lourds lents ou rapides sur des cristaux, comme le fluorure de lithium, et sur des matériaux d’intérêt astrophysique tels que les glaces et les silicates. Nous nous sommes intéressés, tout particulièrement, au phénomène de pulvérisation. L’étude de ce phénomène a été réalisée, en grande majorité, à l’aide du dispositif de temps de vol et de localisation (XY-TOF-SIMS) développé au CIMAP. Nous avons montré que l’émission des ions se fait en grande partie sous forme d’agrégats. Différents paramètres influence la pulvérisation : le régime de pouvoir d’arrêt, l’épaisseur de la cible, l’angle d’incidence et en ce qui concerne les ions lents multichargés de basse énergie, la charge du projectile. Les différentes simulations en laboratoire illustrent la possibilité de création de l’exosphère de Mercure et des lunes de JupiterThe solar system and the interstellar medium are permanently exposed to radiations such as solar wind and cosmic rays. The interaction between energetic particles and astrophysical materials (ices, silicates and carbon-based materials) plays an important role in several astrophysical phenomena. Laboratory experiments correlated to observational data may allow a better understanding of these phenomena. The aim of this thesis was to study the effect of slow and fast heavy ions on lithium fluoride and on astrophysical materials such as ices and silicates. We focused on the sputtering phenomenon. The present study was performed with a time of flight imaging technique (XY-TOF-SIMS) at the CIMAP-GANIL laboratory. The major fraction of secondary ions is found to be emitted in the form of clusters. Several parameters affect sputtering: the stopping power regime, the thickness of the target, the incident angle and, for low highly charged ions, the projectile charge. Our laboratory simulations exhibit the possibility that sputtered particles contribute to the formation of Mercury’s and Jupiter’s moons exospheres
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Bénit, Jean. "Effets d'irradiation par des ions de grande énergie dans la glace HO et applications astrophysiques." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376028420.
Full text
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Bénit, Jean. "Effets d'irradiation par des ions de grande énergie dans de la glace H₂O et applications astrophysiques." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112229.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale des effets induits par l'irradiation d'ions de grande énergie (0,1 à 4,5 MeV/uma) dans des glaces, fabriquées par condensation sous vide de gaz sur des supports refroidis à 80 K. Les ions émis pendant l'irradiation ont été analysés grâce à un spectromètre de masse par temps de vol. Les cibles ont été étudiées in-situ en infrarouge, par un spectromètre à Transformée de Fourier. Les principaux résultats concernent tout d'abord les processus conduisant à l'érosion des glaces induite par l'irradiation. Elle provient principalement de la dissociation des molécules constitutives des glaces, suivies de recombinaisons en composés volatils pouvant diffuser hors des cibles irradiées. On obtient ainsi des taux d'érosion très élevés, qui dépendent linéairement de l'épaisseur des cibles traversées par les ions incidents. Ceci atteste de ce que l'érosion se produit tout au long de la trace des ions dans la cible. En second lieu, il a été possible de suivre la désorption d'ions depuis la surface irradiée. L'ensemble des espèces ionisées ont été détectées, jusqu'à des masses supérieures à 400 uma. Un des résultats les plus marquants est l'abondance relative élevé d'amas ionisés de grande masse. Enfin, nous avons mis en évidence la synthèse de composés moléculaires nouveaux dans les glaces irradiées. L'ensemble de ces résultats a des implications astrophysiques directes. En particulier, ils permettent de rendre compte de la présence de composés moléculaires complexes dans de nombreux sites, dans le Système Solaire (comètes, satellites), dans les nuages interstellaires et les cavités stellairesThis thesis presents the study of radiation effects induced in H20 ice by MeV/u ions: desorption of ionized species, "erosion" of the irradiated film and molecular synthesis within the ice. The desorption is analysed by time of flight mass spectroscopy. We describe the mass spectra of the desorbed ions, both positively and negatively charged, up to 400 uma. The absolute yields are given, as well as their dependence with the energy and energy loss of the primary ions. The "erosion" of the ice is analysed by infrared spectroscopy, on line during the irradiation. Absolute yields are derived, as a function of the ions beam flux, the mass and energy of the ions, and the thickness of the samples. A linear dependence of the yield with the thickness is interpretated as follows: the erosion comes primarely from the dissociation of the molecules all along the ion tracks. Some astrophysical implications of the results are discussed in the framework of irradiation of icy material in a variety of environments: magnetospheres of giant planets, cometary nuclei, circumstellar shells and molecular clouds. Lt is emphasized that the irradiation by energetic ions plays a major role in cosmochemistry
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DUARTE, EDUARDO SEPERUELO. "ETUDE DES EFFETS DE L´IRRADIATION PAR DES IONS LOURDS SUR DES GLACES D´INTÉRÊT ASTROPHYSIQUE PAR SPECTROSCOPIE INFRAROUGE." PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO, 2009. http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=15132@1.
Full textAbstract:
COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIORDans le système solaire et dans les régions denses du milieu interstellaire, des manteaux de glaces constitués de petites molécules sont irradiés par des particules ionisantes : des photons, des électrons et des ions. L’interaction entre les particules énergétiques et les manteaux induit plusieurs processus tels que les réactions chimiques, les changements de phase et la désorption de molécules. Les effets de l’irradiation par des photons et des ions légers sont étudiés depuis 20 ans. Cependant, les expériences réalisées avec des ions lourds et rapides sont rares dans la littérature. Bien que les ions légers soient plus abondants, le grand pouvoir d’arrêt et le haut rendement de pulvérisation des ions lourds peuvent compenser cet écart numérique. Ce travail résulte d’un projet de collaboration entre la PUC-Rio et le CIMAP-GANIL. L’objectif de ce projet est d’étudier l’effet de l’irradiation de glaces astrophysiques avec des ions lourds et rapides. Les expériences ont été réalisées sur les lignes IRRSUD et SME du GANIL avec des ions Ni (46 et 537 MeV). L’analyse des glaces a été faite par spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier (FTIR). Quatre cibles ont été irradiées et analysées : H2O, CO, CO2 et H2O :CO :NH3. Les sections efficaces de destruction, de création des molécules produites et les rendements de pulvérisation ont été déterminés pour chaque cible. Les résultats obtenus montrent que les ions lourds sont plus efficaces que les protons pour la pulvérisation des manteaux de glaces alors que les protons sont eux plus efficace pour la synthèse de nouvelles molécules.
No Sistema Solar e em regiões densas do meio interestelar, mantos de gelo constituídos de moléculas pequenas estão expostos à irradiação de partículas ionizantes: fótons, elétrons e íons. A interação entre partículas energéticas e os mantos induzem uma série de processos físicos e químicos no gelo como: reações químicas, mudanças de fase e dessorção de moléculas. Os efeitos da irradiação provocados por fótons e íons leves como prótons e partículas alfas vêm sendo estudados há mais de 10 anos. Porém, experimentos envolvendo a irradiação com íons pesados e rápidos são escarsos na literatura. Apesar dos íons leves serem mais abundantes no espaco, a alta taxa de ionização e o alto rendimento de dessorção induzidos pelos íons pesados podem compensar sua menor abundância. Este trabalho consiste em estudar os efeitos da irradiação de gelos astrofísicos por íons pesados e rápidos, em projeto de colaboração entre as instituições PUC-Rio e CIMAP-GANIL. Os experimentos foram realizados nas linhas de baixa e média energia do acelerador GANIL, utilizando íons de Ni com 46 MeV e 537 MeV de energia cinética. Os gelos foram analisados utilizando a técnica de espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Os quatro gelos irradiados foram: H2O, CO, CO2 e H2O:NH3:CO. As grandezas analisadas foram as seções de choque de destruição destas moléculas, as seções de choque de formação de novas espécies moleculares formadas nos gelos e os rendimentos de dessorção. Os resultados mostram que os íons pesados são mais eficientes do que os prótons na dessorção de moléculas em mantos de gelo no espaço, mesmo considerando as baixas abundâncias deles nos raios cósmicos. Ao contrário, em se tratando de síntese de novas espécies moleculares, os prótons são mais eficientes do que os íons pesados.
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Joliat, Julien. "Modélisation des processus de piégeage, par la glace d'eau et les clathrates hydrates, de petites molécules d'intérêt astrophysique." Electronic Thesis or Diss., Bourgogne Franche-Comté, 2023. http://www.theses.fr/2023UBFCD053.
Full textAbstract:
Dans ce travail de thèse, des simulations à l'échelle moléculaire ont permis de modéliser le piégeage, éventuellement sélectif, de molécules légères par des systèmes glacés (glace cristalline hexagonale et clathrates hydrates), à des températures et pressions typiques de certains corps du Système Solaire (tels qu'Encelade et Titan). L'objectif fondamental est de mieux comprendre comment, en favorisant le piégeage de certaines espèces par rapport à d'autres, la structure moléculaire de la glace peut influencer la composition de la phase fluide environnante. Des simulations Monte Carlo ont été effectuées dans l'ensemble grand canonique (GCMC). Ces simulations sont parfaitement adaptées au calcul des isothermes et des énergies d'adsorption, observables pouvant faire l'objet de comparaisons avec les résultats expérimentaux disponibles. En particulier, le piégeage de petites molécules d'alcool a été modélisé sur la glace hexagonale, ainsi que, pour la première fois, le piégeage d'un mélange n-butanol/acide acétique, en différentes proportions. La sélectivité du piégeage de mélanges N2 -- CH4 dans les clathrates hydrates de Titan a également été étudiée en détail. Ces résultats, en très bon accord avec les données expérimentales, ouvrent la voie à des travaux de modélisation de la sélectivité du piégeage d'autres fluides mixtes, par d'autres formes d'eau solide, telle que la glace amorpheIn this work, molecular-scale simulations have been used to model the trapping, possibly selective, of small molecules by icy systems (hexagonal crystalline ice and clathrate hydrates), at temperatures and pressures typical of certain bodies in the Solar System (such as Enceladus and Titan). The main objective is to gain a better understanding of how, by favoring the trapping of certain species over others, the molecular structure of ice can influence the composition of the surrounding fluid phase. Monte Carlo simulations have been carried out in the grand canonical ensemble (GCMC). These simulations are perfectly suited for calculating adsorption isotherms and adsorption energies, observables that can be compared with available experimental results. In particular, the trapping of small alcohol molecules has been modeled on hexagonal ice, as well as, for the first time, the trapping of a mixture of n-butanol/acetic acid in different proportions. The selectivity of trapping mixtures of N2 -- CH4 in Titan's clathrate hydrates has also been characterized in detail. These results, in excellent agreement with experimental data, pave the way for modeling the selectivity of trapping other mixed fluids by other forms of solid water, such as amorphous ice
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Baouche, Saoud. "Formation d'hydrogène moléculaire sur des surfaces d'intérêt astrophysique : premiers résultats sur des glaces d'eau à très basse température et sur le graphite à haute température." Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066361.
Full text
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Grisolle, Florence. "Les condensats saisonniers de Mars : étude expérimentale de la formation et du métamorphisme de glaces de CO2." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01010519.
Full textAbstract:
Chaque année sur Mars, en automne et hiver, une partie importante de l'atmosphère passe de l'état gazeux à solide. Ce condensat, principalement du CO2 solide, s'accumule au sol sous forme de neige, givre ou glace. Cela se produit aux plus hautes latitudes, où les températures baissent suffisamment grâce à la nuit polaire pour provoquer ces dépôts qui disparaissent au retour du soleil au sortir de l'hiver. Les mécanismes de formation de ces glaces, leurs propriétés microphysiques ou encore leur évolution durant la nuit polaire puis avec l'insolation sont encore peu connus. Au cours de cette thèse un dispositif expérimental a été créé pour former et étudier en laboratoire des glaces de CO2 de différentes textures, en conditions analogues à Mars. Le dispositif permet de suivre et contraindre plusieurs paramètres thermodynamiques, observer visuellement l'évolution de l'échantillon et le caractériser spectralement. Les résultats amélioreront la compréhension du cycle du CO2 et les données acquises par les sondes spatiales martiennes.
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Vinogradoff, Vassilissa. "Importance de la réactivité thermique au sein d'analogues de glaces interstellaires pour la formation de molécules complexes." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4740.
Full textAbstract:
Dans le milieu interstellaire (MIS) les grains de poussière jouent un rôle très important pour la chimie au sein des nuages moléculaires offrant une surface froide sur laquelle les atomes et molécules de la phase gazeuse vont s'accréter, formant un manteau de glace. Les nuages moléculaires sont caractérisés par des basses températures (10-50 K) et sont le lieu de formation des étoiles. Après effondrement gravitationnel du nuage suite à une trop forte densité en son sein, celui-ci devient le lieu de formation d'une nouvelle étoile. L'enveloppe autour de l'étoile évolue en disque dans lequel pourra se former des planètes, astéroïdes, comètes et autres objets d'un système planétaire. Durant cette formation stellaire, les glaces interstellaires (et les molécules qu'elles contiennent) sont alors soumises à plusieurs processus énergétiques (cycle de réchauffement, irradiations par des photons UV ou des particules chargées) qui vont affecter leurs compositions chimiques et finalement augmenter la complexité moléculaire avant leur incorporation dans les différentes objets du futur système planétaire. En laboratoire, afin de mieux comprendre l'évolution des molécules, composantes des glaces, nous avons développé une nouvelle approche qui consiste à réaliser des analogues "spécifiques" auxquels un seul processus énergétique à la fois est appliqué. Nous avons alors montré l'importance de l'effet thermique longtemps négligé pour la formation de molécules organiques complexes, montrant plusieurs implications astrophysiques et exobiologiques. Nos études permettent une meilleure compréhension des processus chimiques qui ont lieu dans la phase solide du MISDust grains in the interstellar medium (ISM) play an important role in dense molecular clouds chemistry in providing a surface (catalyst) upon which atoms and molecules can freeze out, forming icy mantles. Dense molecular clouds are characterized by low temperature (10-50 K) and represent the birth sites of stars. After a gravitational breakdown, a part of the dense molecular cloud collapses toward the formation of star and subsequently a protoplanetary disk from which planets, asteroids and comets will appear. During this evolution, interstellar organic material inside ices undergoes different range of chemical alterations (thermal cycling process, ultraviolet photons, cosmic rays irradiation) hence increasing the molecular complexity before their incorporation inside precometary ices. In laboratory, in order to better understand the evolution of molecules in interstellar ices, we developed a new approach by making "specifics" interstellar ices analogues submitted to one energetic process at time. Consequently we showed the importance of thermal reactivity (neglected effect for long time) for the formation of complexes organics molecules (HMT, trimers, aminoalcools) which are more refractory compounds than water. Our works have many implications in astrophysics since we gave crucial informations on the chemical processes that are happening in solid phase chemistry of the ISM, and on the formation of news molecules which could be incorporated in parent's body of meteorites/comets. We also show some Exobiological implications particularly for the formations of amino acids in the ISM
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Vinogradoff, Vassilissa. "Importance de la réactivité thermique au sein d'analogues de glaces interstellaires pour la formation de molécules complexes." Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00951946.
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Dans le milieu interstellaire (MIS) les grains de poussière jouent un rôle très important pour la chimie au sein des nuages moléculaires offrant une surface froide sur laquelle les atomes et molécules de la phase gazeuse vont s'accréter, formant un manteau de glace. Les nuages moléculaires sont caractérisés par des basses températures (10-50 K) et sont le lieu de formation des étoiles. Après effondrement gravitationnel du nuage suite à une trop forte densité en son sein, celui-ci devient le lieu de formation d'une nouvelle étoile. L'enveloppe autour de l'étoile évolue en disque dans lequel pourra se former des planètes, astéroïdes, comètes et autres objets d'un système planétaire. Durant cette formation stellaire, les glaces interstellaires (et les molécules qu'elles contiennent) sont alors soumises à plusieurs processus énergétiques (cycle de réchauffement, irradiations par des photons UV ou des particules chargées) qui vont affecter leurs compositions chimiques et finalement augmenter la complexité moléculaire avant leur incorporation dans les différentes objets du futur système planétaire. En laboratoire, afin de mieux comprendre l'évolution des molécules, composantes des glaces, nous avons développé une nouvelle approche qui consiste à réaliser des analogues "spécifiques" auxquels un seul processus énergétique à la fois est appliqué. Nous avons alors montré l'importance de l'effet thermique longtemps négligé pour la formation de molécules organiques complexes, montrant plusieurs implications astrophysiques et exobiologiques. Nos études permettent une meilleure compréhension des processus chimiques qui ont lieu dans la phase solide du MIS.
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Ding, Jing-Jie. "Irradiation of water ice and astrophysical implication." Caen, 2014. http://www.theses.fr/2014CAEN2056.
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Les glaces sont présentes dans notre système solaire par exemple sur les comètes, les lunes de Jupiter et de Saturne ainsi que sur les objets trans-neptuniens. Dans le milieu interstellaire, ces glaces forment une fine couche à la surface de grains des nuages denses. L’eau (H2O) est la molécule la plus abondante dans ces glaces. Ces glaces sont constamment exposées aux rayons cosmiques, au vent solaire et aux ions piégés dans la magnétosphère des planètes géantes. Les simulations de ce type d’irradiation associées aux observations peuvent nous amener à comprendre la grande variété des processus physicochimiques induits par l’irradiation. Nous avons donc irradié des glaces avec les ions produits par le GANIL afin de simuler les effets des rayons cosmiques pour les ions lourds rapides et les effets du vent solaire pour les ions lents. Les modifications induites sont étudiées par spectroscopie infrarouge dans le domaine 500-5000 cm-1. L’irradiation induite des changements de structure tels que la compaction et l’amorphisation. Plusieurs ions ont été utilisés afin de déterminer la dépendance de ces processus physiques en fonction du pouvoir d’arrêt du projectile. A basse énergie l’implantation d’ions soufre a permis de mesurer le taux de production de l’acide sulfurique H2SO4, molécule observée à la surface d’Europa. La comparaison avec les observations et les mesures de flux des ions soufre à la surface d’Europa amène à penser que le processus d’implantation est primordial pour expliquer la présence de H2SO4 sur cette lune de Jupiter. Finalement, une étude préliminaire sur le rôle de l’interface entre un substrat carboné et une glace de NH3+H2O est présentéeIces can exist in our solar system for example on comets, the moons of Jupiter and Saturn, and trans-Neptunian objects. In the cold interstellar medium, they form thin layers on dust grains. Water (H2O) is the most abundant molecules in those ices, which are continuously exposed to the irradiation by cosmic rays, solar wind, and ions trapped in the magnetosphere of the giant planets. Simulation in the laboratory compared to telescopic observations can provide information to understand the large variety of radiation induced physicochemical processes. Therefore, we simulated the effects of swift heavy ion (cosmic ray analogs) and slow ion (solar wind, magnetosphere ions) irradiation of water ice at different beam lines of the GANIL accelerator facility. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to analyze the ices. The irradiation induced structural changes of water ice such as amorphization and compaction were studied. The efficiency to amorphize and compact the ice was established as a function of projectile stopping power with several swift heavy ions. Furthermore, by implantation of sulfur ions in water ice, the formation yield of sulfuric acid was measured and found to increase with projectile energy. From comparison to measure sulfur ion fluxes and sulfuric acid concentrations by the Galileo spacecraft, strong evidence was found that H2SO4 on Europa’s surface can be formed by sulfur ion implantation of magnetosphere ions in water ice. Finally, we also performed a first preliminary experiment to study the radiation induced chemistry with a carbonaceous solid substrate covered with a NH3+H2O ice mantle
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Auge, Basile. "Effet du rayonnement cosmique galactique sur les petits corps glacés du système solaire externe : indices pour la formation de la matière organique des micrométéorites antarctiques ultra-carbonées." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMC228.
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Les météorites et particules de poussière interplanétaire apportent des contraintes sur la formation et l’évolution de la matière dans le système solaire. Les micrométéorites, dont certaines proviennent des régions externes du système solaire, représentent la source dominante de matière extraterrestre arrivant sur Terre. Les micrométéorites collectées dans les neiges antarctiques sont dans un excellent état de conservation du fait de conditions géographiques et météorologiques favorables à leur préservation. La collection CONCORDIA/CSNSM de micrométéorites contient en particulier des micrométéorites peu altérées thermiquement lors de leur entrée atmosphérique. Certaines sont caractérisées par une très haute teneur en matière organique, dépassant 50% en volume, très largement au dessus des valeurs habituelles trouvées dans les météorites. Cette matière organique présente de plus la spécificité d’être fortement enrichie en deutérium et contient jusqu’à cinq fois plus d’azote celle extraite des météorites.Les différents scénarios proposés pour expliquer la formation de cette matière et satisfaisant à l’ensemble des caractéristiques de ces micrométéorites impliquent des corps parents orbitant au-delà de Neptune, dans la ceinture de Kuiper ou dans le nuage de Oort. La température y est suffisamment basse pour condenser à leur surface les molécules volatiles comme l’azote et le méthane tandis qu’ils sont exposés à l’action radiochimique du rayonnement cosmique galactique. Afin de contraindre ces scénarios, des expériences ont été conduites en exposant différentes glaces N2-CH4 aux faisceaux d’ions du GANIL simulant ce rayonnement. L’évolution chimique des glaces au cours de l’irradiation et pendant le recuit des échantillons a été suivie par spectroscopie infrarouge au moyen de deux dispositifs disponibles au CIMAP : la chambre d’analyse CASIMIR et le nouvel appareil IGLIAS. Des analyses complémentaires ex situ ont été menées par spectrométrie de masse. Les résultats apportant des éléments de réponse à l’origine de la matière organique des micrométéorites ultracarbonées ainsi que sur l’origine de leur enrichissement isotopique seront présentés et discutésExtraterrestrial materials, such as meteorites and interplanetary dust particles, provide constraints on the formation and evolution of organic matter in the young solar system. Micrometeorites represent the dominant source of extraterrestrial matter at the Earth’s surface, some of them originating from large heliocentric distances.Micrometeorites recovered from Antarctica snows provide a unique source of pristine interplanetary dust particles, which underwent a minimal weathering at atmospheric entry. A few percent are characterized by very large carbon content with at least 50% in volume, much higher than the value found in meteorites. This organic matter exhibits extreme deuterium excesses and is unusually nitrogen-rich.Several formation scenarios have been proposed for the formation of the N-rich organic matter observed in UCAMMs, suggesting that these particles come from a parent body orbiting beyond the nitrogen snow line, in the outer Solar System where they are exposed to ions from the galactic cosmic rays. We experimentally evaluate the scenario involving high energy irradiation of icy bodies subsurface orbiting at large heliocentric distances by irradiating N2-CH4 ices with swift heavy ions provided by the GANIL facility. Chemical evolution was monitored by Fourier transform infrared spectroscopy with two experimental set-up : CASIMIR and IGLIAS. Ex situ mass spectroscopy measurement where also conducted. Results concerning the origin of the organic matter found in ultracarbonaceous micrometeorites and the origin of its deuterium enrichment will be presented and discussed
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Layssac, Yohann. "Formation de molécules organiques complexes par des processus radicalaires." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2022. http://www.theses.fr/2022AIXM0489.
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Afin de mieux comprendre la chimie du milieu interstellaire (MIS), nous avons simulé au laboratoire les processus thermiques et énergétiques ayant lieu dans les zones de formation d’étoiles au moyen d’une expérience de physico-chimie, appelée RING (reactivity in iINterstellar grains), qui permet de générer des analogues de glaces interstellaires sur un doigt froid (11 K) et sous vide (10^-9 mbar). Nous utilisons une lampe à plasma d’hydrogène pour reproduire le rayonnement UV (Lyman-alpha : 121,6 nm) des étoiles environnantes et initier des processus de réactivité radicalaire au sein de l’échantillon. Trois techniques analytiques nous permettent de suivre l’évolution chimique de nos analogues de glaces interstellaires : les spectroscopies infrarouge et à résonance paramagnétique électronique et la spectrométrie de masse. Grâce à l’utilisation conjointe de ces techniques, de nombreux produits pertinents pour la chimie du MIS tels que des sucres (glycéraldéhyde), des polyols (glycérol), des acides carboxyliques (acide formique) ou encore des polymères (polyoxyméthylène) ont été caractérisés. Les schémas réactionnels précis conduisant à la formation de ces molécules ont également été étudiés, notamment par l’isolation des intermédiaires radicalaires en matrice cryogénique de gaz raresIn order to better understand the chemistry of the interstellar medium (ISM), we have simulated in the laboratory the thermal and energetic processes taking place in star-forming regions by means of a physical chemistry experiment, called RING (reactivity in INterstellar grains), which allows us to generate interstellar ice analogues on a cold finger (11 K) and under vacuum (10^-9 mbar). We use a hydrogen plasma lamp to reproduce the UV radiation (Lyman-alpha: 121.6 nm) of surrounding stars and to initiate radical reactivity processes within the sample. Three analytical techniques allow us to follow the chemical evolution of our interstellar ice analogues: infrared and electron paramagnetic resonance spectroscopies and mass spectrometry. Thanks to the joint use of these techniques, many products relevant to the ISM chemistry such as sugars (glyceraldehyde), polyols (glycerol), carboxylic acids (formic acid) and polymers (polyoxymethylene) have been characterized. The precise reaction schemes leading to the formation of these molecules were also studied, in particular by isolating the radical intermediates in cryogenic rare gas matrices
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Jasinghege, Don Prasanna Deshapriya. "Spectrophotometric properties of the nucleus of the comet 67P/Churyumov-Gerasimenko observed by the ROSETTA spacecraft." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC007/document.
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Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la mission spatiale Rosetta et porte sur les propriétés spectrophotométriques de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko à l’aide de l’instrument OSIRIS. Cet instrument est composé de deux caméras pour les observations du noyau et de la coma de la comète. Elles permettent d’acquérir des images avec des filtres qui opèrent dans la gamme du proche UV au proche IR. Dans un premier temps, j'ai analysé les courbes spectrophotométriques des taches claires qui sont apparues sur le noyau de la comète. Une étude comparative de celles-ci grâce aux données du spectro-imageur VIRTIS a ainsi permis de constater que les taches claires sont liées à la glace de H2O. Dans un second temps, j’ai entrepris une étude spectrophotométrique de la région Khonsu, qui a mis en évidence les variations saisonnières de la pente spectrale de différents terrains. Par la suite, j’ai élargi mon analyse des taches à tout le noyau de la comète. J’ai détecté plus de 50 taches claires dues à la présence de glace de H2O et j’ai produit une carte pour repérer leurs emplacements sur le noyau, afin d’étudier plus en détail leur répartition et leur évolution au cours de temps. Ceci m’a permis d’identifier quatre types de taches regroupés en fonction de leur morphologie et de constater qu'elles sont dues à différentes sources d'activité cométaireThis thesis is based on the spectrophotometric properties of the comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, using the OSIRIS instrument of Rosetta space mission. Composed of two scientific cameras to observe the nucleus and the coma of the comet, OSIRIS images are acquired with multiple filters, that span the near-UV to near-IR wavelength range. They were used to study the spectrophotometric curves of the exposed bright features that appeared on the surface of the cometary nucleus, leading to a comparative study, that was carried out in collaboration with the VIRTIS spectro-imager aboard Rosetta, that demonstrated, that these exposures are related to H2O ice, using its absorption band located at 2 microns. The thesis further details a spectrophotometric study of the Khonsu region in the southern latitudes of the comet, where the seasonal variation of the spectral slope of different types of terrains is explored. Finally, the results of an extended survey of exposed bright features are presented. More than 50 individual features are presented under four morphologies along with an albedo calculation, suggesting that different activity sources are responsible for their appearance on the nucleus