[Live radio] Recherche académique : indépendance TotalE

22/03/2023 19:00

Climat : la fin des saisons ?

15/03/2023 19:00

34e Journées Scientifiques de l’Environnement (JSE)

14/03/2023 19:00

Monitoring (bio)reactive transport in groundwater using geophysics

20/02/2024 12:00

Séminaire de l’UMR METIS-IPSL.

Vendredi de l'OVSQ - Le (vrai) bilan de la COP 28

09/02/2024 12:30

Valéry Laramée de Tannenberg est journaliste, rédacteur en chef de l’Usine à GES.

[ANR EGOUT] Wébinaire sur les macro-déchets en zone urbaine

09/02/2024 11:30

Le projet ANR EGOUT vous propose un nouveau wébinaire sur les macro-déchets. Il sera assuré par Lauriane Ledieu, chargée de Recherche au Laboratoire Eau et Environnement de Nantes.

Recherche de chimie prébiotique et d'indices de vie sur les mondes océans par analyse in situ de matière organique

23/10/2023 14:00

La présence d’océans sous la surface de certains des satellites glacés de Jupiter (e.g. Europe) et de Saturne (e.g. Titan, Encelade) couplée à l’existence de geysers permettant l’échantillonnage de leurs profondeurs a fait émerger le fort potentiel exobiologique de ces corps planétaires du système solaire. De telles découvertes ont suscité le développement de futures missions spatiales (Dragonfly pour Titan et concepts de missions pour Europe et Encelade) pour comprendre la chimie de surface de ces mondes océans, et par extension de rechercher des traces de chimie prébiotique ou de vie passée ou actuelle. La quête de telles signatures nécessite un analyseur chimique à bord des sondes qui seront envoyées dans le système solaire externe. De nombreuses techniques analytiques peuvent être mises en œuvre mais la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (CPG-SM) apparaît comme une technique de premier choix pour tenter de répondre à ces questions, de par son héritage dans l’exploration spatiale, sa capacité à analyser une large gamme de composés organiques et son potentiel pour détecter des biosignatures notamment par l’étude de l’énantiomérie des espèces chirales. L’objectif de ce travail de thèse est de préparer la future analyse chimique in situ de ces lunes glacées, d’une part par l’amélioration des connaissances scientifiques et d’autre part par l’optimisation technique des instruments. Il s’agit d’évaluer et d’optimiser les capacités analytiques de la CPG-SM et des méthodes de préparation d’échantillon associées, afin de détecter des molécules organiques et biosignatures avec les contraintes analytiques connues et/ou attendues sur ces corps planétaires (richesse en matière organique des échantillons prélevés pour Titan et présence d’eau de sels pour les échantillons à la surface d’Europe et d’Encelade). Dans le cas d’Europe et Encelade, l’étude d’échantillons hypersalins terrestres a permis de mettre en avant les capacités de la CPG-SM et des méthodes de prétraitements associées pour la recherche de molécules organiques d’intérêt pour l’exobiologie malgré la présence de sels. Pour évaluer l’impact du sel sur ces méthodes, le développement d’un protocole de dessalement a été entrepris et mis en place. Outre l’aspect analytique, mon travail a permis la sélection et la caractérisation des performances des colonnes chromatographiques (générale et chirale) qui seront intégrées à l’instrument DraMS à bord de la sonde Dragonfly (e.g. Dragonfly Mass Spectrometer, DraMS). Pour ces différents aspects, ce travail s’est appuyé sur l’étude d’échantillon analogues synthétiques (tholins pour Titan) mais aussi naturels (lac hypersalin pour Europe et Encelade).

The presence of oceans beneath the surface of some of Jupiter’s (e.g. Europa) and Saturn’s (e.g. Titan, Enceladus) icy satellites, coupled with the existence of geysers that allow their depths to be sampled, has highlighted the strong exobiological potential of these planetary bodies in the solar system. Such discoveries have motivated the development of future space missions (Dragonfly for Titan and mission concepts for Europa and Enceladus) to understand the surface chemistry of these ocean worlds, and by extension to search for traces of prebiotic chemistry or past or present life. The search for such signatures requires a chemical analyzer on board the probes that will be sent into the outer solar system. Many analytical techniques can be used, but gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) appears to be one of the best techniques for answering these questions, thanks to its heritage in space exploration, its ability to analyze a wide range of organic compounds, and its potential for detecting biosignatures, especially by studying the enantiomery of chiral species. The aim of this thesis is to prepare for future in situ chemical analysis of these icy moons, both by improving our scientific knowledge and by technically optimizing our instruments. The main purpose is to evaluate and optimize the analytical capabilities of GC-MS and associated sample preparation methods, in order to detect organic molecules and biosignatures within the analytical constraints known and/or expected on these planetary bodies (richness in organic matter in samples from Titan, and presence of water and salts in samples from the surface of Europa and Enceladus, etc.). In the case of Europa and Enceladus, the study of hypersaline terrestrial samples has highlighted the ability of GC-MS and associated pretreatment methods to find organic molecules of interest for exobiology, despite the presence of salts. In order to assess the impact of salt on these methods, a desalination protocol was developed and implemented. In addition to the analytical aspect, my work has enabled the selection and characterization of the performance of the chromatographic columns (general and chiral) that will be integrated into the DraMS instrument on board the Dragonfly probe (e.g. Dragonfly Mass Spectrometer, DraMS). For these different aspects, this work was based on the study of synthetic analogous samples (tholins for Titan) as well as natural ones (hypersaline lake for Europa and Enceladus).

Le cycle du carbone aux interfaces côtières sous les effets du changement climatique

05/10/2023 14:00

Les zones côtières sont particulièrement vulnérables aux multiples effets du changement climatiques et aux pressions anthropiques. La stratification thermohaline des eaux de surface, l’eutrophisation, la désoxygénation et l’acidification des eaux de fond sont à l’origine de multiples facteurs de stress.

Dans ce contexte, le cycle du carbone subit de nombreuses perturbations et le rôle de l’océan côtier en termes de puits ou de sources de carbone est toujours très incertain. La composante sédimentaire de ces milieux hétérogènes et peu profonds est à la fois complexe, relativement peu documentée et particulièrement variable dans l’espace et le temps.

Ce travail présente l’état des connaissances sur le cycle du carbone aux interfaces côtières. Il porte une attention particulière sur la biogéochimie des sédiments et sur l’acidification de l’océan, avec un focus spécial sur la diagenèse précoce et le système des carbonates à l’interface eau-sédiment. Ces problématiques sont abordées sur 3 systèmes RiOMars (River-dominated Ocean Margins) avec des caractéristiques très contrastées : (i) dans l’océan Arctique avec le fleuve Mackenzie et la mer de Beaufort, (ii) en Méditerranée avec le Rhône et ses sédiments prodeltaïques, et (iii) le nord du golfe du Mexique sous l’influence du Mississippi.

Sous l’interface eau-sédiment, la caractérisation des processus de minéralisation (oxique et anoxique) et leurs interactions avec le système des carbonates permettent de mieux comprendre les flux benthiques de carbone inorganique dissous (DIC) et d’alcalinité totale (TA). Sous l’effet de l’acidification des océans, la dissolution des carbonates sédimentaires pourrait bien augmenter dans les systèmes RiOMars. À l’interface eau-sédiment, les flux de DIC renforcent l’acidité des eaux de fond alors que les flux de TA tamponnent les eaux de fond.

Ce travail est le fruit d’un travail d’équipe résultant du co-encadrement de 3 thèses et de plusieurs stages de M2. Nos résultats contribuent à mieux comprendre le rôle des zones côtières, en général, et des sédiments, en particulier, vis à vis du cycle du carbone à l’interface continent-océan.

Surface and subsurface evolution of mesoscale eddies under atmospheric forcings : case study in the Mediterranean sea

09/10/2023 14:00

Mesoscale eddies are ubiquitous turbulent structures in the oceans, in thermal wind balance with a signature in density. Anticyclones with negative vorticity are associated with a negative density anomaly translating in a sea surface height (SSH) elevation, and conversely for cyclones. Statistical studies really began with eddy automated detections based on gridded altimetry products. The first quantitative studies were done in a composite approach : many observations are collocated with eddy contours and gathered into a single mean eddy picture. This approach combined with remote-sensing and Argo profiling floats provided eddy average signature in sea surface temperature (SST), salinity, chlorophyll but also air-sea fluxes. Previous studies did not significantly investigate eddy temporal evolution, apart from trajectory statistics. Eddies interact with heat and momentum air-sea fluxes interact over both short and long timescale, but their evolution remains unknown. We then investigate the mesoscale evolution submitted to atmospheric interactions, in both surface and at depth. Mediterranean eddies provide an ideal case study with extensive in situ measurements and occurrence of long-lived anticyclones. In a first part, we define a Lagrangian method tracking eddies in altimetric data at 1/8°. Eddy observation are collocated with in situ vertical profiles to measure eddy subsurface physical properties, and an outside-eddy reference background is defined to retrieve the eddy-induced anomalies. In a second part, evolution of eddy SST anomalies reveals a strong seasonal signal. Anticyclonic cold and cyclonic warm surface signatures shift from very rare in winter to predominant in early summer. This seasonal oscillation also recovered tracking individual structures. Collocated vertical profiles reveals this summer shift to occur only in near-surface. Hence an eddy-modulated vertical mixing is hypothesized to drive this evolution, with increased mixing in anticyclones. Getting to the mixed layer depth (MLD) in a third part, anticyclones are observed to enhance winter mixed layer deepening (up to 350m anomaly) and significantly delay spring restratification (up to 2 months). Eddy MLD anomalies do not scale with relationship from previous composite studies, and are rather impacted by the subsurface density profile. In a fourth part, we assess the accuracy of eddy evolution in a high resolution numerical experiment with the CROCO model. Eddy seasonal variations in both SST and MLD are retrieved. Increased mixing in anticyclone is confirmed and found to be sensitive to grid resolution. Near-inertial waves triggered by high frequency winds propagate more into the anticyclonic negative relative vorticity and enhancing mixing, in a remarkable example of scales interaction. Last, remaining interactions are discussed, in particular the role of Ekman pumping, atmospheric retroactions and importance of salinity. This study highlights the rich evolution occurring in mesoscale eddies with atmospheric interactions, blurred in composite approach but observable using Lagrangian tracking, and not yet properly retrieved nor studied in global models.