Synthèse d’analogue de matière organique insoluble de météorites carbonées Kasia Biron, Sylvie Derenne et François Robert

Météorites carbonées - 1 – 4 % de C majoritairement sous forme de MO (80 %) - Matière organique extraterrestre (intérêt en exobiologie) - Précurseur possible pour les premières formes de vie - Signatures extraterrestres - Informations sur l’histoire du système solaire - Mécanisme de formation ?

Caractérisation multi-technique de la MOI Spectroscopies (IRTF, RMN 13C, 15N, XANES, RPE) Dégradations thermiques et chimiques Microscopie électronique en transmission à haute résolution Modèle structure moléculaire Derenne et Robert, 2010

Synthèse du squelette hydrocarboné Mécanisme de formation ? Petites unités aromatiques hautement substituées reliées par de courtes chaînes fortement ramifiées Précurseurs : petites unités aliphatiques Synthèse du squelette hydrocarboné Derenne et Robert, 2010

Formation d’un résidu noir : MO soluble et insoluble Conditions de synthèse 2 ml d’alcane (pentane ou octane) Irradiation RF P cavité ~3 mbar Température 50-70°C Durée 30-60 min H3C CH3 H Formation d’un résidu noir : Rendement massique  15 % MO soluble et insoluble 15/85 CG-SM Pyrolyse-CG-SM, METHR, RMN 13C, Oxydation RuO4

MO soluble Analyse par CG-SM Cycles aromatiques de petite taille 20 30 40 50 Cycles aromatiques de petite taille Même résultat avec pentane et octane

Problème de contamination ? Synthèse avec du pentane deutéré Fluoranthène deutéré H3C CH3 H Fluoranthène Pas de contamination

MO insoluble Analyse par Pyrolyse-CG-SM Cycles aromatiques constitutifs de la macromolécule : substitués et de petite taille

Comparaison avec la MO insoluble de météorite Pyrolyse-CG-SM MOI synthétisée MOI Murchison Bon accord qualitatif et quantitatif avec unités hydrocarbonées des météorites Rémusat et al., 2005

Faible degré d’organisation analogue aux météorites Comparaison avec la MO insoluble de météorite MOI Murchison HRTEM MOI synthétisée Amorphous-like particles Disordered carbon Faible degré d’organisation analogue aux météorites Image analysis L d coherent domains : L = 0.55-0,58 nm d = 0.47-0,49 nm single layers: 65-75% Derenne et al., 2005 L = 0.39 nm d = 0.41 nm single layers : 84 % L = 0.48 nm d = 0.39 nm single layers : 69 % Collab. J.-N. Rouzaud, CNRS Paris

Plus grande abondance d’aliphatiques mais absence d’hétéroéléments ppm tc Comparaison avec la MO insoluble de météorite RMN 13C CP/MAS, Spinning rate of 14 kHz, Variable contact time = 0,1 to 10ms Orgueil MOI synthétisée (Gardinier et al. 2000) Synthesis Orgueil Murchison Aliphatic C [%] 52 44 35 Aromatic C [%] 48 49 Plus grande abondance d’aliphatiques mais absence d’hétéroéléments

Comparaison avec la MO insoluble de météorite Oxydation RuO4 MOI synthétisée O H FAn din MOI Orgueil Unités aliphatiques courtes et ramifiées analogues aux météorites mais plus faible degré de réticulation Remusat et al., GCA, 2005

Conclusions Décharge RF dans plasma hydrocarbure : formation de MO soluble et insoluble Pas d’influence du précurseur (pentane ou octane) Bon accord avec le squelette hydrocarboné de la MOI des météorites surtout pour les unités aromatiques Plus grande abondance des aliphatiques et plus faible degré de réticulation : absence d’hétéroéléments ?

Mécanisme de formation ? Structure aromatique peut suggérer le benzène comme précurseur Irradiation de glace de benzène Analyse CG-SM Callahan et al., 2013 Structure différente de celle de la MO des météorites Formation de MO insoluble ?