La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie1 La polarimétrie au service de lastrobiologie Nadine Manset.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie1 La polarimétrie au service de lastrobiologie Nadine Manset."— Transcription de la présentation:

1 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie1 La polarimétrie au service de lastrobiologie Nadine Manset

2 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie2 Astro-bio-polaro-métrie I.Un tout petit peu de polarimétrie II.Un peu pas mal de biologie III.Une idée pour détecter de la vie ailleurs que sur Terre IV.Expérience spectropolarimétrique avec ESPaDOnS: en labo sur le ciel

3 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie3 Polarisation de la lumière La lumière est une onde électro-magnétique.

4 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie4 Lumière non-polarisée

5 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie5 Polarisation linéaire

6 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie6 Polarisation circulaire

7 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie7 Quest ce que lastrobiologie? (exobiologie, bioastronomie, cosmobiologie) Etude de lorigine de la vie, de son évolution et de sa distribution dans lUnivers, ainsi que des processus et structures qui y sont associées Ses piliers (science pures) sont: la physique, la chimie et la biologie Sciences appliquées: astronomie, astrophysique, planétologie, physique atmosphérique, climatologie, géologie, géophyique, géochimie, biochimie, paléontologie, microbiologie...

8 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie8 Buts de lastrobiologie Le NASA Astrobiology Institute veut répondre aux questions suivantes: i.Comment la vie a-t-elle commencé et sest- elle développée? ii.Y a-t-il de la vie ailleurs dans lUnivers? iii.Quel est le futur de la vie sur Terre et ailleurs?

9 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie9 Définition de la vie Un système qui contient de linformation, se reproduit et évolue.

10 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie10 Ingrédients nécessaires à la vie 1.Source de C, H, N, O,... 2.Energie: –lumineuse (photosynthèse) - ex: plantes –chimique (chimiosynthèse) - ex: extrémophiles dans les sources hydrothermales, bactéries vivant dans le sous-sol à 1.8 km sous les Rocheuses –hétérotropie - ex: mammifères 3.H 2 O (liquide)

11 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie11 Exemples dorganismes vivants Archeabactéries (unicellulaires procaryotes (pas de noyaux)), dont plusieurs extrémophiles Eubactéries ou bactéries (procaryotes) Eucaryotes (cellules avec noyaux): - champigons - plantes - animaux - protistes Sur Terre, les 3 domaines du vivant sont:

12 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie12 Extrémophiles Psychrophiles (froid), jusquà –10ºC Thermophiles (chaud), jusquà 113ºC Barophiles (pression), jusquà atmosphères Acidophiles, alcaliphiles (environnements acides ou basiques) Halophiles (sel), jusquà une salinité de 35% Résistance au vide (streptocoques sur la caméra de Surveyor 3, rapportés par la mission Apollo12) Résistance aux radiations (ex: Deiococcus radiodurans qui se développe dans les conduites deau de refroidissement des réacteurs nucléaires)

13 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie13 Chimie de la vie C, N, O, H acides aminés nucléotides protéines Acides nucléiques ADN, ARN = = base azotée (GACT/U) sucre groupement phosphate + + CH3+NH3+N COO- R H (structure) (information)

14 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie14 Mais encore... Hydrates de carbone (sucres) Lipides (graisses) Vitamines Co-facteurs (fer, magnésium...) Hormones...

15 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie15 Acides aminés et nucléotides Il existe des centaines dacides aminés, mais seulement 20 sont utilisés fréquemment dans les organismes vivants (2 moins fréquemment) Les bases azotées sont des purines et pyrimidines, dont il existe une multitude, mais seulement 5 sont utilisés

16 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie16 Chiralité des acides aminés En labo, on peut créer des acides aminés gauche et droite en quantités égales Mais la très vaste majorité des organismes vivants ne sont constitués que dacides aminés gauche

17 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie17 La vie, cest une vingtaine dacides aminés, juste des gauche.

18 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie18 Production de molécules chirales en labo Des molécules chirales (incluant des acides aminés) peuvent être produites en labo avec de la polarisation circulaire dans lUV ( Å), où sont les bandes de dichroisme circulaire (absorption différente selon que la polarisation circulaire est gauche ou droite)

19 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie19 Production de molécules chirales en labo

20 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie20 La vie, cest une vingtaine dacides aminés, juste des gauche. On peut les produire en labo.

21 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie21 Production de molécules chirales dans la Nature En dehors des labos, comment produire les molécules chirales des organismes vivants: –Origine terreste (polarisation UV de la lumière du jour, asymétrie de la force électrofaible): non –Origine extra-terrestre plus probable: SN (non) régions de formation stellaire (oui): diffusion de la polarisation linéaire sur des grains sphériques ou diffusion sur des grains asphériques alignés pour obtenir de la polarisation circulaire

22 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie22 Production de molécules chirales dans Orion OMC-1 Circular polarization in star-formation regions: implications for biomolecular homochirality, Bailey et al., Science, July 1998 Imagerie polarimétrique dans IR: jusquà 17% de polarisation circulaire dans la nébuleuse par réflection (source obscurcie) Possibilité davoir de la polarisation circulaire dans lUV aussi Mais il faut que la polarisation soit dans certaines bandes seulement!

23 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie23 Production de molécules chirales dans Orion OMC-1 Molécules chirales produites sil y a peu de flux UV en- dessous de 2000Å: étoiles A3 et plus froides

24 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie24 La vie, cest une vingtaine dacides aminés, juste des gauche. On peut les produire en labo. On peut les produire dans les régions de formation stellaire.

25 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie25 Du milieu interstellaire à la Terre Des acides aminés ont été créés dans Orion, mais dans le Système Solaire aussi? Si des acides aminés ont été créés dans le Système Solaire, auraient-ils pu arriver sur Terre? OUI!

26 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie26 Météorite de Murchison Météorite tombée en Australie en Septembre Contient des composés organiques, dont 8 acides aminés utilisés par les organismes terrestres! Il y a même un excès dacides aminés gauche!

27 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie27 La vie, cest une vingtaine dacides aminés, juste des gauche. On peut les produire en labo. On peut les produire dans les régions de formation stellaire. On les trouve dans des météorites.

28 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie28 Où regarder pour trouver de la Vie? La Terre (surtout pour découvrir de nouveaux extrémophiles) Mars (sous-sol)

29 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie29 Où regarder pour trouver de la Vie? La Terre (surtout pour découvrir de nouveaux extrémophiles) Mars (sous-sol) Europe (banquise en mouvement, glace, eau liquide)

30 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie30

31 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie31 Où regarder pour trouver de la Vie? La Terre (surtout pour découvrir de nouveaux extrémophiles) Mars (sous-sol) Europe (banquise en mouvement, glace, eau liquide) Titan (labo avec une chimie organique variée)

32 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie32 Comment regarder? Idéalement: échantillons, analyse, composition, structures qui ressemblent à des bactéries, fossiles Imagerie: traces de flots liquides, couleur Spectroscopie: identification des éléments, gaz (ex: oxygène + méthane), red edge Polarimétrie: chiralité

33 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie33 Chiralité et polarisation lumière + molécules chirales polarisation circulaire

34 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie34 Chiralité et polarisation lumière + acides aminés polarisation circulaire

35 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie35 Chiralité et polarisation lumière + organismes vivants polarisation circulaire

36 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie36 Chiralité et feuilles vertes Houssier & Sauer (1970) Houssier & Sauer (1970) ont mesuré le dichroisme circulaire de la chlorophylle et autres pigments similaires utilisés par les plantes pour faire de la photosynthèse CD Absorbance

37 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie37 Chiralité et feuilles vertes Prospergelis (1969) Prospergelis (1969) a mesuré la polarisation linéaire et circulaire produite par différents objets (roches, surfaces de couleur, feuilles vertes)

38 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie38 Chiralité et feuilles vertes Wolstencroft et al. (2002) Wolstencroft et al. (2002) ont détecté des molécules chirales dans des feuilles vertes, en utilisant la technique Diffuse Reflectance Circular Dichroism

39 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie39 Idée Pourrait-on utiliser un polarimètre pour voir sil y a des molécules chirales sur Mars, Europe, Titan...? Comment interpréter les résultats? Il faudrait des mesures en labo sur des échantillons vivants. Quel instrument utiliser? ESPaDOnS

40 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie40 ESPaDOnS ESPaDOnS est un spectro-polarimètre qui obtient en une seule pose une couverture de 3700Å à 10500Å avec une résolution spectrale de 68,000 ESPaDOnS peut mesurer la polarisation circulaire ou linéaire

41 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie41 ESPaDOnS

42 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie42 ESPaDOnS

43 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie43 Spectres ESPaDOnS

44 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie44 Expériences ESPaDOnS William B. Sparks (Space Telescope Science Institute) James H. Hough (Center for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, UK) Feng Chen, Shil DasSarma (Center for Marine Biotechnology, University of Maryland) Thomas Germer (National Institute for Standards and Technology, Maryland)

45 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie45 ESPaDOnS – Expérience de jour Module Cassegrain sur le plancher Source de lumière, échantillons, lentilles Analyse par le module Cassegrain Fibres optiques jusquau spectrographe Spectroscopie Mesure de la polarisation, recherche dune biosignature

46 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie46 ESPaDOnS – Expérience de jour

47 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie47 ESPaDOnS – Expérience de jour Echantillons utilisés Feuilles vertes Bactéries Roches Papier filter (blanc, noir) Polariseurs

48 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie48 ESPaDOnS – Observations au télescope Observations spectro-polarimétriques de: –Titan, Iapetus –Europe, Io, Ganymède Deux buts: 1.étude de la polarisation de ces objets 2.recherche de signes de molécules chirales

49 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie49 ESPaDOnS – Résultats Problème de birefringence dans une lentille, produisant de la polarisation instrumentale: 1.Une partie de la polarisation circulaire se retrouve dans Q (linéaire) 2.La lentille produit du circulaire On ne peut pas se fier au niveau absolu de polarisation

50 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie50 ESPaDOnS – Expérience de jour Papier filtre P lin ~ 3%, 1.5% P circ ~ -0.05%

51 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie51 Roches - Souffre

52 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie52 Roches - Mixte

53 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie53 Feuille verte

54 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie54 Feuille verte Signatures spectrales Red Edge

55 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie55 Bactéries 4 types de bactéries

56 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie56 Bactéries - Résultats

57 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie57 ESPaDOnS – Résultats, observations de nuit Objets pas très polarisés dans le continu Polarisation variable (guidage? nuages? Lune?)

58 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie58 Io

59 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie59 Titan

60 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie60 Europe

61 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie61 ESPaDOnS – Résumé des résultats ESPaDOnS peut être utilisé pour des observations au télescope ET pour des expériences en labo Expérience de jour: résultats encourageants pour la feuille verte Expérience de jour sur des bactéries Observations au télescope: plus difficile, résultats moins excitants pour le moment

62 30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie62 Conclusion lumière + organismes vivants polarisation circulaire


Télécharger ppt "30 mai 2005La polarimétrie au service de l'astrobiologie1 La polarimétrie au service de lastrobiologie Nadine Manset."

Présentations similaires


Annonces Google