17 Mars 2015

Expérience GC-MS

F. Raulin, P. Coll, R. Sternberg (LISA)
C. Szopa, M. Cabane, G. Israel, D. Coscia, J.-F. Brun (LATMOS, ex-SA)
D. Gautier (LESIA)

L'instrument GC-MS (P.I. H. Niemann, NASA-GSFC) représente l'une des plus importantes expériences scientifiques de la sonde Huygens de la mission Cassini-Huygens pour l'analyse chimique in situ de l'environnement de Titan. Il comprend deux sous-systèmes d'analyse : un chromatographe en phase gazeuse (GC) et un spectromètre de masse (MS), les deux pouvant opérer soit en couplage, soit séparément.

Le sous-système GC est constitué de 3 colonnes chromatographiques disposées en parallèle, permettant la séparation des constituants gazeux de l'atmosphère selon leur nature chimique, avant analyse par le sous-système MS. Il utilise le dihydrogène, H2, comme gaz vecteur. Ce dernier est stocké sous forme d'hydrure dans un réservoir.

L'instrument dispose de 5 sources ioniques : une pour l'analyse directe de l'atmosphère gazeuse dans le MS (IS1), une pour l'analyse des échantillons venant de l'expérience ACP (Aerosol Collector and Pyrolyser) (IS2), et les trois dernières pour l'analyse des éluants de chacune des trois colonnes chromatographiques (IS3, IS4 et IS5).

L'instrument GC-MS dispose aussi d'une cellule d'enrichissement qui permet d'augmenter la concentration des différents composés gazeux de l'atmosphère par rapport à celle de son constituant majoritaire, le diazote N2, et d'augmenter ainsi la sensibilité de l'instrument vis-à-vis des composés trace.

Pendant la descente de la sonde dans l'atmosphère de Titan (environ 2,5 heures) l'instrument GC-MS a pu effectuer l'analyse moléculaire et isotopique de ce milieu : phase gazeuse et aérosols (via un collecteur-pyrolyseur d'aérosols : l'expérience ACP). Cette analyse a été réalisée soit par injection directe dans le MS (mode séparé), soit par l'ensemble GC-MS (mode couplé). La sonde Huygens ayant survécu à son atterrissage sur le satellite de Saturne, l'instrument GC-MS a également pu analyser l'atmosphère à la surface de Titan pendant 1 heure 10 minutes.