Spectroscopie infrarouge de composés organiques d'intérêt planétologique appliquée à l'étude de l'atmosphère de Titan

Abstract

Les observations spectroscopiques sont me moyen d’accès essentiel à l’étude des atmosphères planétaires par observation à distance, que ce soit depuis le sol terrestre, l’orbite terrestre ou depuis une sonde de survol ou en orbite planétaire. L’ensemble des domaines spectraux millimétrique, infrarouge et ultraviolet doivent être explorés. Ces domaines sont largement complémentaires, en particulier l’UV permet l’exploration des couches supérieures alors que l’infrarouge sonde plutôt les couches plus denses d’une atmosphère. Ce travail concerne principalement la région IR. En effet, la spectroscopie IR est une méthode puissante pour détecter des composés organiques dans une atmosphère planétaire et y déterminer leurs abondances. Atteindre ces objectifs nécessite de disposer des données spectrales relatives à ces composés, en particulier des fréquences des bandes IR et de leurs intensités absolues. Or c’est rarement le cas. Nous avons donc développé un programme d’étude expérimentale –SIRCO- pour déterminer les valeurs des intensités absolues des bandes IR, en phase gazeuse, de composés organiques intéressants en particulier Titan. Un certain nombre de polyynes, de nitriles et d’autres composés organoazotés, la plupart non encore détectés dans les spectres IR de Titan, mais qui pourraient être présents dans son environnement, ont été étudiés. Ces composés ont été sélectionnés d’après les résultats des expériences de simulation effectuées au laboratoire. Il s’agit du diacétylène, du triacétylène, de l’acétonitrile, de l’isocyanure de méthyle, du dicyanoacétylène, de l’acrylonitrile, du diazométhane et du méthylazide. Pour tous ces composés, les fréquences et les attributions des bandes de vibration ont été déterminées grâce à une étude bibliographique systématique, et les valeurs d’intensité absolue de leurs bandes les plus intenses ont été déterminées avec des barres d’erreur. Ces données ont été ensuite utilisées soit pour réestimer l’abondance des composés déjà détectés dans l’atmosphère de Titan (diacétylène et acétonitrile) ou pour étudier la détectabilité des autres composés dans cette atmosphère, et estimer une valeur limite maximum de leur abondance moyenne dans la stratosphère à partir des spectres IR collectés par l’instrument IRIS de voyager. Ces résultats devraient contribuer à l’interprétation des spectres IR de Titan, en particulier ceux qui seront obtenus grâce au télescope spatial ISO, et à l’expérience CIRS de la mission spatiales Cassini-Huggens.