Chimie des radicaux en phase solide pour l'astrophysique – SIRC

La vie a-t-elle seulement émergé sur terre où est-ce une caractéristique chimique intrinsèque de notre Univers ? Au delà de cette question, la compréhension de l'origine de la complexité moléculaire dans l'espace, en plus de son intérêt propre permet également de mieux comprendre et contraindre les liens entre la formation des étoiles et les petits corps de notre système solaire. N'a-t-on pas découvert des acides aminés dans les météorites et les comètes ? Où et comment ont été formées ces molécules ? Quelles contraintes cela pose sur leur observation lors des différentes phases de la formation des étoiles ?
L'une des hypothèses de l'astrochimie moderne est que la phase solide est le principal berceau de la richesse moléculaire. La chimie en phase solide s'attaque désormais à de nouvelles questions qui sont au coeur de ce projet :
-Est il possible de construire la complexité moléculaire à partir de blocs radicalaires, et si oui, quels sont les chemins efficaces ?
- Comment observer expérimentales des radicaux dans des conditions réalistes pour le contexte astrophysique ?
- La diffusion des radicaux moléculaires est elle suffisamment rapide pour pouvoir rivaliser avec la diffusion des atomes qui limiteraient la croissance moléculaire ?
- Comment extrapoler les expériences de laboratoires aux milieux astrophysiques ?
- La chimie sur les surfaces est-elle compatible avec les observations astronomiques et est-elle réellement le berceau universel de la croissance moléculaire ?

Ce projet regroupe deux groupes d'expérimentateurs aux approches complémentaires (LERMA et PIIM) et un groupe de modélisation astrochimique (IPAG) menant également en dehors de ce projet une activité d'observation

L'objectif direct de ce projet est comprendre comment les radicaux diffusent se rencontrent et réagissent sur ou dans les manteaux de glace, et ainsi de comprendre comment les molécules complexes peuvent se former et en quelle quantité. Pour atteindre ce but, nous allons confronter des expériences de laboratoires au formalisme d'un nouveau code d'astrochimie capable à la fois de simuler les expériences et les conditions astrophysiques.

Le travail sera divisé en 3 tâches connectées, qui correspondent aux différentes expertises des partenaires :
1) Diffusion des radicaux et croissance des molécules en surface. Cet axe inclut i) l'optimisation de nouvelles sources radicalaires et leur utilisation pour mesurer la diffusion des radicaux produits. ii) l'étude comparée systématique de la réactivité des groupes chimiques iii) afin de comprendre les limites de la croissance moléculaires à la surface des grains interstellaires.
2) Un nouveau type de dispositif expérimental sera construit au PIIM. Il consitera à coupler un EPR à un dispositif classique d'astrochimie des glaces. Cela permettra de mesurer les radicaux, d'habitudes inobservables en raison de leur durée de vie éphémère. Une fois au point les radicaux produits seront immergés dans différents environnements moléculaires pour simuler la phase de croissance initiale des glaces. Enfin l'étude de la réactivité radicaux-radicaux sera entreprise pour comprendre comment la complexité moléculaire évolue dans les dernières phases de formation des étoiles.
3) Nous réaliserons un nouveau programme, inspiré de GRAINOBLE, capable de simuler les expériences de laboratoires. Une fois cette étape réalisé, avec le même coeur physico-chimique il sera possible d'extrapoler les nouveaux résultats aux conditions des différents milieux interstellaires. Cela permettra également d'avoir un nouveau regard critique sur la détermination de paramètres pour les codes astrochimiques.
La conclusion naturelle de ce projet sera de comparer notre compréhension de la chimie sur les grains avec les données observationnelles, de redéfinir son role et son impact dans la croissance moléculaire, et enfin de diffuser nos résultats.