2014-020 Résonance paramagnétique électronique de biosignatures carbonées au sein de roches siliceuses primitives: De la vie primitive sur Terre à la recherche de traces de vie fossile sur Mars Nom & Prénom GOURIER Didier Organisme Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris Adresse Paris Code postal 75005 Ville 11 rue Pierre et Marie Curie Adresse mail [email protected] Email du Directeur du Laboratoire: [email protected] Descriptif du sujet: Les plus anciennes traces de vie primitive terrestre se trouvent fossilisées sous forme de microstructures carbonées piégées dans des roches siliceuses microcristallines (silex, chert en anglais). Les techniques habituellement utilisées pour leur détection (microscopies optique et électronique, spectroscopie Raman, …) concernent essentiellement la surface (ou la zone proche de la surface) et nécessitent souvent une préparation des échantillons. La détection in situ et non invasive de cette matière carbonée primitive est cependant envisageable par spectroscopie si l’on utilise un rayonnement pénétrant comme les microondes ou les radiofréquences. Nous avons récemment montré l’intérêt de la résonance paramagnétique électronique (RPE) pour la recherche des premières traces de vie primitive, et pour l’étude de la structure et de l’origine de la matière carbonée dans les météorites carbonées, parmi les objets les plus primitifs du système solaire (1-11). Basée sur la détection des spins d’électrons non appariés dans des radicaux organiques ou dans des défauts/impuretés de la matrice inorganique, cette technique permet de détecter, d’analyser et de dater sans aucune préparation ni extraction la matière carbonée fossile, même très peu abondante, au sein de silex Archéens (jusqu’à 3,5 milliards d’années) (3,10).A l’aide de gradients de champ magnétique superposés au champ magnétique statique, il est possible de réaliser des images 3D de la distribution du carbone au sein des roches (5). Les appareillages RPE fonctionnant généralement en bande X (~ 9,4 GHz) et avec un champ magnétique (~350 mT) nécessitant un gros électroaimant, ils sont donc bien adaptés à l’étude de roches terrestres ou de roches martiennes dans le cadre d’une mission de retour d’échantillon. Ils ne sont par contre absolument pas spatialisables dans cette configuration. Avec le soutien financier du CNES, nous réalisons actuellement (LASIR, Lille) un appareillage RPE à très basse fréquence (250 MHz) ultra léger qui sera adaptable à un lander destiné à une mission sur Mars. Cependant la grande différence de fréquences entre les deux appareillages nécessite une étude complète de la RPE à très basse fréquence des roches carbonées, pour lesquelles il n’existe à l’heure actuelle aucune donnée. Le sujet de thèse proposé comporte plusieurs aspects dans l’étude des roches Archéennes contenant des traces probables ou avérées de vie très primitive. L’objectif est d’affiner la méthodologie RPE dans cinq directions: 1) Identifier des biosignatures magnétiques indiscutables, permettant de distinguer entre un carbone d’origine biologique et un carbone d’origine abiotique (réaction chimique, décomposition de carbonates, carbone météoritique etc..) ; 2) Améliorer la méthode de datation par RPE de la matière carbonée que nous avons récemment proposée (3,10) afin de distinguer entre une vie primitive contemporaine de la formation de la roche, et du carbone provenant de la contamination postérieure par des bactéries endolithiques par exemple ; 3) Identifier des biosignatures spécifiques de métabolisme primitif. Ces études nécessiteront la synthèse d’analogues (biomolécules et bactéries encapsulées dans la silice et vieillies artificiellement). 4) Rechercher et étudier des biosignatures paramagnétiques inorganiques potentielles, comme les ions vanadyles VO2+ par exemple (7); 5) Entreprendre l’étude RPE à très basse fréquence (250 MHz) des roches Archéennes afin d’ évaluer les potentialités de l’appareillage en cours de réalisation pour l’étude des biosignatures carbonées et inorganiques dans des roches martiennes. Laboratoire d'accueil envisagé: Institut de Recherche de Chimie-ParisTech (IRCP) et laboratoire de spectrochimie infra-rouge et Raman (LASIR, Lille) Profil du candidat (veuillez préciser la spécialité du Master): Le candidat doit être de préférence un physicochimiste des matériaux, issu d'une Ecole d'ingénieur ou d'un M2 de science des matériaux, ou de Physicochimie par exemple. Un intérêt pour la spectroscopie est fortement souhaitable. Un interêt pour l’exobiologie sera un plus. Responsable CNES - Nom: Chazalnoel Pascale Responsable CNES - Structure: CNES/DCT/PO/PM Mail responsable thèse: [email protected]