Thèse Étude de l'Évolution de la Matière Organique dans l'Environnement Radiatif Spatial des Échantillons de l'Iss aux Futures Plateformes Orbitales H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Est Créteil École doctorale : SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement Laboratoire de recherche : LISA - Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques Direction de la thèse : Hervé COTTIN ORCID 0000000191705265 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-23T23:59:59 Les radiations stellaires jouent un rôle déterminant dans l'évolution des molécules organiques dans les environnements astrophysiques, dans les atmosphères planétaires et à la surface des corps célestes. Dans le système solaire, les photons UV émis par le Soleil particulièrement dans la gamme du VUV (115-200 nm), ainsi que le vent solaire et les rayons cosmiques, pilotent l'essentiel de l'évolution chimique. Ces processus peuvent soit mener à la formation de composés complexes, soit détruire les structures les plus élaborées. Sur Titan, par exemple, les radiations déclenchent une chimie qui convertit les composés organiques légers, comme le méthane, en aérosols solides, un processus qui pourrait avoir eu lieu dans l'atmosphère de la Terre primitive. À l'inverse, ces mêmes radiations peuvent effacer les biosignatures sur Mars ou dégrader la matière organique des météorites. Dans le milieu interstellaire, les photons UV et les rayons cosmiques régissent la diversité des espèces observées dans la phase gazeuse et dans les glaces des grains interstellaires. Comprendre ces mécanismes est crucial, car une partie de cette chimie pourrait persister dans les poussières cométaires et interplanétaires.

Pour explorer ces phénomènes, les laboratoires LISA et LATMOS mènent des expériences en laboratoire complétées par des campagnes d'exposition directe dans l'espace, à l'extérieur de la Station Spatiale Internationale (ISS). L'expérience IR-COASTER (InfraRed-Compact Orbital Astrobiology Exposure Research), installée fin 2024 et dont le retour est prévu début 2026, marque une étape majeure. Menée en orbite basse (LEO), elle se concentre sur les effets des UV solaires (le champ magnétique terrestre filtrant les particules énergétiques). Pour la première fois, les spectres infrarouges des échantillons sont mesurés régulièrement in situ et stockés dans l'instrument, ce qui permet un suivi temporel inédit.

Dans ce contexte, une thèse (octobre 2026 - septembre 2029) est proposée pour approfondir ces recherches. Le projet s'articulera autour de quatre axes majeurs :

1) Caractérisation des échantillons de l'ISS : Le doctorant ou la doctorante effectuera l'analyse détaillée des échantillons d'IR-COASTER après leur retour sur Terre. Si des résultats préliminaires seront obtenus en 2026, la caractérisation fine (FTIR, UV, VUV, HPLC-HRMS) nécessitera un travail de thèse dédié. Une période de tuilage avec une étudiante actuellement en fin de thèse assurera le transfert d'expertise sur les méthodologies de laboratoire et la modélisation.

2) Base de données de sections efficaces VUV : Le projet contribuera à enrichir la base de données d'absorption VUV de molécules organiques, en mettant l'accent sur les acides aminés et les sucres, afin d'affiner la paramétrisation cinétique des modèles photochimiques.

3) Développement pour les lunes glacées : En collaboration avec le laboratoire PIIM (Marseille), le candidat ou la candidate participera aux premières expériences sur les modèles de vol de nouveaux dispositifs d'exposition de mélanges glacés, simulant les surfaces des lunes glacées ou les noyaux cométaires.

4) Modélisation radiative: Il s'agira d'étendre les codes de transfert radiatif actuels pour inclure les effets des particules chargées (vent solaire, rayons cosmiques) sur des échantillons purs ou en mélanges avec des minéraux et des glaces d'eau.

Le projet est conçu pour être adapté aux aléas spatiaux (retards de lancement, défaillances techniques). La valorisation des spectres VUV expérimentaux et le développement des codes de modélisation constituent en soi des apports scientifiques majeurs pour la communauté, indépendamment du calendrier des missions de vol. Enfin, la préparation des futures plateformes sur la Lune (Space MoonTan) ou sur satellites de télécommunications (Super-COASTER) offrira au doctorant une expérience unique au coeur de l'instrumentation spatiale de la prochaine décennie. Comprendre l'évolution de la matière organique sous radiations (UV, vent solaire, rayons cosmiques) est crucial pour l'astrobiologie. Ce projet lie l'étude d'échantillons exposés sur l'ISS (projet IR-COASTER) au développement de futures plateformes (Lune, orbites hautes). Il associe des analyses chimiques, des mesures VUV et une modélisation pour prédire la stabilité moléculaire et des biosignatures dans divers environnements spatiaux. 1) Caractérisation des échantillons de l'ISS de l'expérience IR-Coaster

2) Compléter une base de données de sections efficaces VUV

3) Développement instrumental pour la simulation de mélanges de glaces.

4) Modélisation radiative de l'évolution des échantillons exposés. L'approche est pluridisciplinaire : 1) Analyse physico-chimique (FTIR, UV, HPLC-HRMS) d'échantillons exposés sur l'ISS. 2) Mesures expérimentales de sections efficaces VUV en laboratoire (acides aminés, sucres). 3) Tests sur des modèles au sol pour de futurs dispositifs (mélanges glacés). 4) Modélisation numérique (transfert radiatif, photochimie) incluant l'impact des particules chargées et du vent solaire.

La préférence sera donnée aux candidat(e)s titulaires d'un Master (ou équivalent) en chimie, chimie analytique, chimie physique ou planétologie. Un intérêt pour l'exobiologie est indispensable pour ce projet. Une expérience des techniques analytiques, notamment la spectroscopie infrarouge (FTIR) et UV/VUV, ainsi que la chromatographie liquide à haute performance couplée à la spectrométrie de masse (HPLC-HRMS), et une bonne connaissance des instruments de laboratoire tels que les systèmes à vide, les simulateurs solaires et les installations cryogéniques, seront des atouts.