MOMA GC (Mars Organic Molecule Analyser)

 

Contact LISA : F. Stalport (Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. )

PI: F. Stalport

Objectifs: Détection de la matière organique in situ dans le cadre de la mission d’exploration martienne Exomars Rosalind Franklin

L’instrument Mars Organic Molecule Analyser (MOMA) est une expérience embarquée sur le rover de la mission d’exploration in situ de la planète Mars : ExoMars 2028 (agence spatiale Européenne/ESA et agence spatiale américaine/NASA). Il est sous la responsabilité du Max Planck Institute for Solar System Research (MPS, Goettingen, Allemagne). MOMA (Figure 1), qui est le fruit d’une coopération européenne et américaine, combine 3 instruments analytiques complémentaires destinés à fournir la composition chimique moléculaire, élémentaire et chirale de la surface/sous-surface de Mars :

 

Figure 1 : Vue en 3D de l’instrument MOMA. En rouge, le laser de désorption (LD), en bleu, le spectromètre de masse (MS), en vert, le chromatographe en phase gazeuse (GC), en orange, la « tapping station », en jaune, les fours, en ivoire, le carrousel d’échantillons.

Ces instruments sont:

i) un spectromètre de masse (MS) développé par un consortium américain sous responsabilité du centre NASA/GSFC (Maryland, USA).

ii) un système de désorption laser (LD) développé notamment par le MPS et des collègues allemands.

iii) un chromatographe en phase gazeuse (GC) développé par le Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA) avec le partenariat du Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) sous l'égide du Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) (Figure 2).

 

Figure 2 : Photo de la partie GC de MOMA, développé au LISA

 

Cet ensemble instrumental est essentiellement dédié à la détection de la matière organique. En cas de succès, la question de l'origine biotique ou abiotique de cette matière sera abordée sous l'angle de l'identification moléculaire et de la composition chirale et isotopique. Il s’agit principalement de rechercher puis caractériser ces molécules organiques (molécules carbonées, y compris celles nécessaires à la vie telle que nous la connaissons) qui pourraient se trouver dans le sol de Mars. En outre, les nouvelles données permettront d'élargir notre compréhension de la planète Mars dans son ensemble.

 

L’instrument MOMA a pour objectif d’analyser le sol et les roches martiennes selon deux approches principales. Tout d’abord l’échantillon broyé pourra être placé dans un des mini-fours de l’instrument MOMA, équipé d’un carrousel tournant. Après ce remplissage le four est déplacé vers une « tapping station », qui ferme hermétiquement le four. Chauffé jusqu’à 850°C, les composés les plus volatiles sont extraits de l’échantillon collecté. Ces espèces volatiles sont alors poussées par un flux d’hélium jusqu’au chromatographe en phase gazeuse (GC). Après leur séparation et potentielle identification par le GC, les composés pénètrent dans un spectromètre de masse (MS). Ce mode d’analyse est le mode GC-MS de l’instrument. Dans le cas des composés organiques les plus réfractaires, une étape de dérivatisation chimique est ajoutée lors du passage dans la « tapping station » afin d’augmenter la volatilité de ces composés et faciliter leur extraction thermique. Une des méthodes de dérivatisation permettra également une séparation chirale de certains composés tels que les acides aminés et donnera de précieuses informations sur leur origine biologique ou abiotique.

 

Une autre option est qu’un contenant rechargeable (« refillable sample container ») peut être rempli d’échantillon de sol broyé ou d’un morceau de roche. Dans ce cas, un laser de désorption (LD) est utilisé pour désorber et ioniser une surface minime de l’échantillon. Les ions générés sont alors guidés vers le spectromètre de masse pour analyse. Ceci est le mode LD-MS de l’instrument.

 

Le rover de la mission d’Exomars dispose de toute une suite instrumentale dans laquelle s’inclue l’instrument MOMA mais aussi d’une foreuse qui prélèvera les échantillons de surface/sous surface, jusqu’à 2 mètres de profondeur, dans une zone dans laquelle ces échantillons seraient mieux conservés des conditions extrêmes de surface de la planète Mars.

 

Décollage en 2028 pour une arrivée sur Mars en 2030 !

 

Plus de liens :

https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars

https://www.mps.mpg.de/planetary-science/exomars-moma

https://svs.gsfc.nasa.gov/13002/

 

Quelques articles/publications :

- https://theconversation.com/comment-cherche-t-on-des-traces-de-vie-sur-mars-136720

- Guzman, M ; Szopa, C ; Freissinet, C ; Buch, A ; Stalport, F ; Kaplan, D ; Raulin F: Testing the capabilities of the Mars Organic Molecule Analyser (MOMA) chromatographic columns for the separation of organic compounds on Mars (2020) PLANETARY AND SPACE SCIENCE Volume 186, article id. 104903

- Goesmann, F; Brinckerhoff, WB; Raulin, F; Goetz, W; Danell, RM; Getty, SA; Siljestrom, S; Missbach, H; Steininger, H; Arevalo, RD; Buch, A; Freissinet, C; Grubisic, A; Meierhenrich, UJ; Pinnick, VT; Stalport, F; Szopa, C; Vago, JL; Lindner, R; Schulte, MD; Brucato, JR; Glavin, DP; Grand, N; Li, X  van Amerom, FHW: The Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) Instrument: Characterization of Organic Material in Martian Sediments (2017) ASTROBIOLOGY Volume: 17 Issue: 6-7 Pages: 655-685

- Goetz, W; Brinckerhoff, WB; Arevalo, R; Freissinet, C; Getty, S; Glavin, DP; Siljestrom, S; Buch, A; Stalport, F; Grubisic, A; Li, X; Pinnick, V; Danell, R; van Amerom, FHW; Goesmann, F; Steininger, H; Grand, N; Raulin, F; Szopa, C; Meierhenrich, U; Brucato, JR: MOMA: the challenge to search for organics and biosignatures on Mars (2016) INTERNATIONAL JOURNAL OF ASTROBIOLOGY Volume: 15 Issue: 3 Pages: 239-250