Environnement et géosciences

Le champ d'application de cette section est très vaste, s'étendant du noyau terrestre aux confins de l'Univers, en passant par la zone critique et l'atmosphère, avec des recherches menées sur les deux tiers de l’ensemble des lignes de lumière SOLEIL, grâce à un large éventail de techniques dédiées à l'étude de tous les états de la matière : de l'état solide dur aux liquides, en passant par les aérosols et la phase gazeuse.

La section « Environnement et géosciences » est divisée en deux sous-sections :

La sous-section « Physico-chimie de l'atmosphère et de l'univers » a pour objectif d'étudier les objets et les diverses interactions entre les photons et la matière, qui se produisent principalement sur de la matière diluée, à toutes les échelles dans l'univers, des nuages moléculaires interstellaires aux (proto-) étoiles, en passant par les systèmes stellaires et les atmosphères planétaires, y compris celle de la Terre. Plus précisément, en ce qui concerne les sciences spatiales, en utilisant des photons de la gamme des infrarouges lointains au VUV, nous souhaitons étudier les structures électroniques et moléculaires ainsi que la réactivité de diverses espèces isolées, neutres ou ionisées telles que les radicaux, les molécules froides, les molécules prébiotiques et riches en carbone comme les HAP et les espèces apparentées, en interaction étroite avec les données des télescopes et la modélisation. Les photons VUV et X sont également utilisés pour reproduire les processus photophysiques/photochimiques spatiaux qui ont façonné notre univers, depuis la naissance des premières étoiles jusqu'à l'origine de la vie sur la Terre primitive. En ce qui concerne les études de l'atmosphère terrestre, les aspects cruciaux portent sur la compréhension quantitative de l'effet de serre et de l'appauvrissement de la couche d'ozone, grâce à la spectroscopie à haute résolution sur de petites molécules telles que les hydrocarbures halogénés, ainsi que sur l'étude des processus d'oxydation et une meilleure compréhension des divers processus de combustion pouvant conduire à l'utilisation de combustibles plus propres.

La sous-section « Terre, océans et sciences planétaires : du noyau à l'anthroposphère » couvre des sujets de géosciences, principalement liés à la matière condensée : de l'origine, l'histoire et la structure des planètes à l'étude des roches ignées et des processus volcaniques, en passant par la mécanique des roches et les processus complexes de la zone critique. Nos installations expérimentales peuvent notamment être utilisées pour mieux comprendre la formation et l'évolution du système solaire et des corps telluriques en produisant des reconstructions 3D détaillées de grains d'astéroïdes récupérés lors de missions spatiales, en combinant la tomographie par rayons X et la tomographie par FTIR. La structure cristalline des solides ou la structure et la densité de la matière fondue peuvent être mesurées in situ dans des conditions de pression et de température extrêmes afin de mieux contraindre les modèles minéralogiques de l'intérieur des planètes, à l'aide de la diffraction des rayons X et de l'imagerie. Les propriétés physiques de ces matériaux, telles que la compressibilité, la dilatation thermique, la fusion, la viscosité, etc. peuvent être mesurées et comparées aux données géophysiques. Quant aux processus dynamiques et complexes qui prévalent dans la zone critique, tels que les pollutions et les interactions biosphère / minéraux, leur compréhension nécessite un travail multimodal à plusieurs échelles, de l'échelle moléculaire (spéciation locale des métaux) à l'aide de la spectroscopie d'absorption des rayons X, à l'échelle nanométrique à l'aide de la spectro-microscopie avec des rayons X mous, du nano-balayage, de la ptychographie ou de l'imagerie plein champ (cartographie chimique, morphologie), pour aboutir enfin aux échelles micro et macro.