11 Juin 2012

Résultats de l'expérience PROCESS à bord d'EXPOSE-E

L'expérience PROCESS (PRebiotic Organic ChEmistry on Space Station) sur EXPOSE a consisté à exposer des échantillons composés essentiellement de molécules organiques pendant 18 mois en 2008 et 2009 à l'extérieur de la station spatiale internationale.

Les résultats de cette expérience font l’objet de trois articles publiés dans la revue Astrobiology, qui fait paraître à cette occasion un numéro intégralement consacré aux résultats d’EXPOSE-E où l’expérience française de chimie cohabitait avec d’autres projets plus axés sur la biologie.

PROCESS a mesuré la vitesse de détérioration des acides aminés

Une partie des échantillons était constituée d’acides aminés, molécules incontournables dès qu’il s’agit de comprendre l’apparition de la vie puisqu’elles sont les briques élémentaires de toutes les protéines dont on a dû mal à imaginer qu’un organisme vivant puisse se passer. Ces molécules peuvent être apportées sur Terre par certaines météorites ou les comètes. Grâce à l’expérience PROCESS, la vitesse de détérioration de ces molécules dans l’espace a pu être mesurée et il est apparu que le rayonnement ultraviolet en est la principale cause.

Associée à d’autres irradiations effectuées en laboratoires en support, PROCESS a aussi permis de mieux connaître les interactions entre les molécules organiques et la matière minérale. En effet, cette dernière peut, en fonction du rayonnement ultraviolet absorbé, protéger les composés de manière importante ou non. Ainsi, les composés importés sur Terre par les météorites, micrométéorites et comètes pourraient en quelque sorte subir une « sélection » durant leur voyage interplanétaire, favorisant sur Terre les molécules les plus résistantes aux conditions de l’espace.

La survie des acides aminés et carboxyliques est trop courte sur Mars

Une autre série d’échantillons était exposée sous un filtre recréant les conditions de photolyse à la surface de la planète Mars. A quelques semaines de l’arrivée sur Mars du rover Curiosity de la mission MSL/NASA, dont une partie des instruments est dédiée à la recherche de matière organique sur la planète rouge, PROCESS apporte des éléments déterminants. Les mesures des temps de vie photochimiques de certains des composés recherchés (acides aminés et acides carboxyliques) indiquent que ceux-ci sont trop faibles pour que l’on puisse espérer détecter ces molécules à la surface si leur seule source dans l’environnement martien est un apport météoritique.

PROCESS a aussi simulé l'atmosphère de Titan

Enfin, PROCESS a été l’occasion d’une grande première expérimentale : en plus d’échantillons exposés sous forme solide, un dispositif expérimental original a ouvert la voie à un nouveau type de molécules qui n’avaient encore jamais pu être expédiées en orbite pour ce genre d’expériences : des échantillons en phase gazeuse, simulant l’évolution d’atmosphères planétaires sous l’action du rayonnement solaire. Pour PROCESS, des mélanges représentatifs de l’atmosphère de Titan (azote moléculaire (N2) et méthane (CH4)) ont été préparés en laboratoire avant d’être expédiés en orbite. Les résultats rapportés par PROCESS sont cohérents avec ce que l’on sait du comportement de ce type de mélange gazeux sous l’action du rayonnement ultraviolet. Ces mesures concluantes vont donc permettre la généralisation de ce type d’échantillons pour les futures campagnes d’exposition en orbite terrestre.

Plate-forme EXPOSE(entourée en rouge) installée à l’extérieur de l'ISS. A environ 350 km d’altitude, les rayonnements UV solaires ne sont pas filtrés contrairement à ceux qui atteignent la surface de la Terre après avoir traversé l’atmosphère © NASA/ESA

En effet, alors que les échantillons de l’expérience AMINO sont encore en train d’être analysés et les résultats interprétés, les futures campagnes d’exposition sur la Station Spatiale Internationale sont déjà en préparation.

Tout d’abord, l’expérience PSS qui devrait rejoindre l’orbite terrestre fin 2013, toujours pilotée par le LISA, avec cette fois ci une équipe internationale d’astrochimistes incluant :

  • le CBM
  • le LATMOS
  • l’observatoire de Bordeaux
  • l’université de Montpellier
  • l’université de Leiden (Pays-Bas)
  • l’observatoire de Catane (Italie)
  • et le centre NASA AMES (Etats Unis).

Au-delà, de nouvelles plates-formes d’exposition sont à l’étude : elles seront équipées d’instruments d’analyse qui pourront mesurer l’évolution des échantillons en temps réel, et enverront les données aux scientifiques restés au sol : plus difficiles à concevoir, mais au final plus simples à exploiter puisqu’il ne sera alors plus nécessaire de rapporter les échantillons sur Terre pour les analyser.

Références des articles

Bertrand, M., Chabin, A., Brack, A., Cottin, H., Chaput, D., Westall, F. (2012), The PROCESS Experiment: Exposure of amino acids in the EXPOSE-E experiment on the ISS and in laboratory simulations, Astrobiology, 12, 426-435.

Cottin, H., Noblet, A., Guan, Y.Y., Poch, O., Saiagh, K., Cloix, M., Macari, F., Jérome, M., Coll, P., Raulin, F., Stalport, F., Szopa, C., Bertrand, M., Chabin, A., Westall, F., Chaput, D., Demets, R., Brack, A. (2012), The PROCESS experiment: an astrochemistry laboratory for solid and gaseous organic samples in low Earth orbit, Astrobiology, 12, 412-425.

Noblet, A., Guan, Y.Y., Stalport, F., Poch, O., Coll, P., Szopa, C., Cloix, M., Macari, F., Raulin, F., Chaput, D., Cottin, H. (2012), The PROCESS experiment: Amino and carboxylic acids under Mars like surface UV radiation conditions in low Earth orbit, Astrobiology, 12, 436-444.

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