Un laboratoire d’astrochimie et d’exobiologie de nouvelle génération en orbite autour de la Terre

Le mardi 17 décembre 2024, un dispositif expérimental tout à fait inédit, conçu et assemblé au Laboratoire interuniversitaire des systèmes atmosphériques (LISA – Université Paris-Est Créteil, Université Paris Cité, CNRS) et en collaboration avec le Centre national d’études spatiales (CNES), a été installé à l’extérieur de la Station spatiale internationale (ISS), sur la plateforme Bartolomeo d’Airbus, pour une durée d’un an.

Ce dispositif constitue l’expérience IR-Coaster (InfraRed-Cubic Orbital Astrobiology Exposure Research) qui a été conçue et assemblée au Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA / UPEC – Université Paris Cité – CNRS). IR-Coaster a été financée par le
Centre national d’études spatiales (CNES), qui en a aussi accompagné le développement. Cette expérience, qui implique une vingtaine d’ingénieur.e.s chercheuses et chercheurs, est dirigée par Hervé Cottin, professeur de chimie et d’astrochimie à l’UPEC, responsable scientifique, et Noël Grand, ingénieur de recherche CNRS, chef de projet, tous deux membres du LISA . Elle a pour objectif d’aider les scientifiques à comprendre comment les rayonnements solaires influencent l’évolution de la matière organique dans les environnements extraterrestres du Système solaire : à la surface de Mars par exemple, ou bien dans les comètes.

Le LISA s’intéresse notamment au rôle joué par un domaine particulier du rayonnement ultraviolet, appelé ultraviolet du vide, qui est filtré par l’atmosphère terrestre et qui est très
difficile à reproduire fidèlement en laboratoire. Une solution s’impose alors : effectuer les expériences directement dans l’espace ! Construire un laboratoire d’astrochimie et d’exobiologie (l’étude de l’origine de la vie sur Terre et sa recherche ailleurs dans l’univers) et l’envoyer pendant toute une année en orbite y effectuer automatiquement des expériences et des mesures.

Enregistrement de tous les détails de la chimie à l’oeuvre

Le LISA a déjà eu la responsabilité de 4 expériences en orbite terrestre au cours des quinze dernières années, dont déjà trois à l’extérieur de l’ISS, en utilisant des plateformes de l’agence spatiale européenne (ESA). Mais pour la 1ère fois avec IR-Coaster, le LISA, accompagné par le CNES, a la responsabilité de l’intégralité du système : depuis sa conception jusqu’à l’exploitation des résultats scientifiques. De plus, au cours de ces expériences passées, les échantillons n’étaient analysés qu’avant le lancement, puis au retour en laboratoire après exposition à l’environnement spatial, ce qui ne permettait donc pas de déterminer les différentes étapes de leur évolution. Cette fois-ci, pour la toute première fois dans ce type d’expérience spatiale, un spectromètre infrarouge est intégré à l’instrument : il mesurera et enregistrera pendant toute la durée de mission comment évoluent les échantillons, nous livrant ainsi les détails de la chimie à l’oeuvre. Ces données seront
récupérées au retour sur Terre d’IR-Coaster.

Sélectionnées pour améliorer notre connaissance de l’évolution chimique dans les
environnements extraterrestres, les molécules exposées ont aussi un intérêt en exobiologie. Il s’agit d’un acide aminé (la glycine) constitutif des protéines, de deux bases nucléiques (l’uracile et la guanine) inclus dans l’ADN et l’ARN, et de l’acide mellitique qui est recherché à la surface de Mars car il serait le produit d’évolution chimique de nombreuses molécules oxydées dans l’environnement martien. Pour être  exposés à l’environnement spatial, ces échantillons ont été déposés dans de petites capsules transparentes aux radiations ultraviolettes solaires, sous forme de films de quelques centaines de nanomètres. IR-Coaster est la première étape vers de futures expériences plus    ambitieuses, qui permettront à terme d’exposer et analyser en continu un plus grand nombre d’échantillons dans des conditions
environnementales extraterrestres.     

Une oeuvre musicale composée en orbite

IR-Coaster embarque aussi un dispositif artistique, appelé Oscar, créé par l’artiste Stéphane Thidet et produit par l’Observatoire de l’Espace, le laboratoire culturel du CNES. Il s’agit d’une expérience musicale qui est le fruit d’une collaboration arts-sciences inédite. Durant toute la
durée de mission, Oscar composera une oeuvre sonore en symbiose avec le milieu spatial.            
Cette oeuvre sera restituée sur Terre lors du retour d’IR-Coaster sur Terre en 2026.

L’expérience IR-Coaster fait partie de l’ensemble Euro Material Ageing, une charge utile du CNES.

> En savoir plus sur les expériences de chimie en orbite : AstroBio Education – LISA
> En savoir plus sur Oscar