Diapositive 1

Réunion projets spatiaux du pôle
système solaire de l'IPSL - 27 janvier 2010
Photochimie en orbite : Amino/UVolution/Process – 1/6
H. Cottin (1), P. Coll (1), M. Cloix (1), D. Coscia (2), N. Fray (1), Y.Y. Guan (1), F. Macari
(1), F. Raulin (1), F. Stalport (1), C. Szopa (2), D. Chaput (3), M. Viso (3), M. Bertrand (4),
A. Chabin (4), F. Westall (4), A. Brack (4), J. Vergne (5), M.C. Maurel (5)
(1) LISA, Université Paris 7 & Paris 12, UMR 7583 CNRS, Créteil, France
(2) LATMOS-IPSL, Verrières-le-Buisson, France
(3) CNES, France (4) CBM, CNRS, Orléans, France, (5) Anbiophy, UPMC, Paris, France
hv

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Photochimie en orbite : Amino/UVolution/Process – 2/6
5
4
slope : - J
3
ln (A)
hv

2
h
A
Products
1
J
0
First order decay
0
20
40
60
80
100
time (s)
d [ A]
  J [ A]
dt
ln[ A]  ln[ A]0  J  t
t1/2 = ln 2 / J
J      I  d

absorption
cross section
(cm²)
photolysis
quantum
yield
photons flux
(photon.cm-2.s-1)
Solar or lab.
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Photochimie en orbite : Amino/UVolution/Process – 3/6
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UV-olution :
FOTON-3M / BIOPAN 6
September 14-26, 2007
BIOPAN (FOTON)
PROCESS, AMINO : International Space Station
•PROCESS – Expose-E (Columbus) : Fev. 2008 – August 2009
•AMINO - Expose-R (Zvezda) : Mars 2009 – Sept. 2010
EXPOSE (ISS)
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Photochimie en orbite : Amino/UVolution/Process – 5/6
Origin of the
distributed sources
Cycle of organic
matter in Titan
Exogenous
delivery
Stability of organic
molecules at Mars surface
ARN
stability
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Photochimie en orbite : Amino/UVolution/Process – 6/6
Molecule
glycine
adenine
guanine
xanthine
hypoxanthine
urea
C3O2 polymer(*)
polyHCN
(*) CN band
J measured in
space (s-1)
J' measured in
the lab. (s-1)
1,0E-06
< 1,9E-7
< 1,9E-7
5,0E-07
< 1,9E-7
< 1,9E-7
1,3E-06
8,0E-07
8,6 10-6
2,7 10-7
< 2,7 10-7
1,3 10-6
3,7 10-6
< 2,7 10-7
1,3 10-5
2,0 10-6
J' extrapolated
at 1 AU (s-1)
(lyman a )
6E-09
8E-10
< 8,2 10-10
4E-09
1,1E-08
< 8,2 10-10
1,1E-08
2E-09
Ratio
J' extrapolated
(space/lab.)
at 1 AU (s-1)
(lyman a )
(115-200 nm)
167
< 238
-125
< 17
-118
400
1E-07
1,5E-08
< 8,2 10-10
7E-08
2E-07
< 8,2 10-10
2E-07
3,5E-08
Ratio
(space/lab.)
(115-200 nm)
10
< 13
-7
<1
-6,5
23
2010 :
• Analyse des échantillons PROCESS
• Retour des échantillons AMINO
Réponse à l’AO ESA ILSRA 2009
• Projet PSS : Photochemistry on the Space Station (LISA, LATMOS, CBM, Obs.
Catania, Obs. Leiden, Nasa Ames)
• Projet VITRINE (LISA, LATMOS, CBM, IAS, PIIM, ECP, LERMA, Obs. Catania,
Obs. Leiden, Nasa Ames) : suivi in situ en orbite et extension à basse
température
•R&T CNES sur VITRINE
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Exploration in situ : prospective ILMA (astéroïde) – 1/6
ILMA: Ion Laser Mass Analyser, in-situ analysis of a carbonaceous
asteroid for the MARCO POLO spatial mission.
Conception of a very high mass resolution mass spectrometer
H. Cottin(1), J.J. Berthelier (6), A. Bouabdellah (6), C. Briois(2), N. Carrasco(6), P. Gilbert
(6), C. Engrand(3), N. Grand(1), P. Zapf (1), M. Hilchenbach(7), H. Krüger(7), A.
Makarov(8), P. Puget(5), B. Arezki (5), C. Szopa(6), L. Thirkell(2), A. Boukrara(2), and R.
Thissen(4)
(1) LISA, Universités Paris 12, Paris 7, UMR 7583 CNRS, 94010 Créteil cedex, (2) LPC2E - UMR-CNRS 6115 , 45071
Orléans, France, (3) CSNSM, 91405 ORSAY Campus, France, (4) LPG, UMR 5109 CNRS - UJF, 38000 Grenoble,
France, (5) LAOG, CNRS, Université Joseph Fourier, UMR 5571, BP 53, F-38041 Grenoble, France,
(6) LATMOS, CNRS, UVSQ, UPMC, 91371 Verrières le Buisson Cedex, France, (7) MPI für Sonnensystemforschung,,
D-37191 Katlenburg-Lindau, Germany, (8)Thermo Fisher Scientific, Hanna-Kunath Str 11, 28199 Bremen, Germany
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système solaire de l'IPSL - 27 janvier 2010
Exploration in situ : prospective ILMA (astéroïde) – 2/6
TECHNICAL REQUIREMENTS
Mass:
Volume:
Electronic unit :
Mean power:
Mass range:
Mass resolution:
Thanks to the high resolution
Analysis of Minerals
& Organics
~ 2.2 kg (with 20% margin)
15x15x5 cm3
15x10x3 cm3
~9W
1-30 / 25-750 amu
100,000 at 50% height
at 400 amu
Analyzed area:
a few µm² to 1 mm²
Data budget : 40 Mo per analysis (at least 2 analysis
per sample).
Signal
FT
Spectra
LDIMS Process
Ion trap
Outer
electrode
Desorbed Ions
Laser shot
Laser Beam
Outer electrode
Vacuum
Inner electrode
Ion optic
Solid
Sample
Region of
greatest
damage
Collision
cascade
Region of
least
damage
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Exploration in situ : prospective ILMA (astéroïde) – 3/6
First publication Makarov, Anal Chem (2000)
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Exploration in situ : prospective ILMA (astéroïde) – 4/6
m/m = 100 000
100
100
100
120
m/m = 3000
m/m = 10 000
100
150
100
80
80
100
60
60
60
60
60
40
40
40
40
40
50
2020
20
20
20
00
0 262.00
262.00
262.00
00
262.05
262.05
262.10
262.10
262.15
262.15
262.20
262.20
262.05
262.10
262.15
262.20
262.25
262.25
262.25
262.30
262.30
262.30
0
262.35
262.35
262.35
Example : mixture of complex high molecular weight organic compounds
m/z = 262
3
x10
x103
x10
80
3
x10
3
x10
x10
33
8080
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LPC2E
Ion Gun
LPG
Ion Trap
MPS
Laser Source
R. Thissen (PM)
H. Krüger (PM)
L. Thirkell (PM)
Modules
Instrument
ARC
Ions Source
M. Tajmar (SE)
ESA
DLR
Project Management
and coordination
LISA
CoPIs :
C. Briois (LPC2E)
C. Engrand
(CSNSM )
Lander
Integration
ILMA PI/PM
H. Cottin PI
N. Grand PM
CNES
LISA & sub-contractor
LPC2E & sub-contractor
Electronic Box
(ILMA/Lander interfaces)
Integration/Test
L. Thirkell (SE)
Co-Investigators M. Aliman (Zeiss GmbH.), D. Bockelée-Morvan (Obs. Paris), J.R. Brucato (Florence Obs.), N. Carasco (LATMOS), M.
Chaussidon (CRPG), S. Derenne (Paris), S. Erard (Obs. Paris), M. Fulchignoni (Obs. Paris), A. Glasmachers (U.
Wuppertal), M. Hilchenbach (MPS Katlenburg-Lindau), R. Kallenbach (MPS Katlenburg-Lindau), A. Makarov
(Thermofisher), P. Michel (Obs. Côte d’Azur), Tomoki Nakamura (Kyushu University), E. Quirico (LPG), S. Russell (NHM
London), G. Strazzulla (Catania Obs.), C. Szopa (LATMOS), W. Steiger (ARC).