Comparaison de la résistance thermique par ATD

A partir des résultats obtenus avec l’analyse de la première série d’échantillons de calcite, le choix a été de se focaliser sur les données de perte de masse des échantillons obtenus par la méthode d’analyse thermique différentielle. En effet cette méthode :

• permet de discriminer sans ambiguïté le domaine biologique et le domaine abiotique

• fournit la plus grande précision sur les mesures de perte de masse des échantillons

Pour chaque échantillon, deux séries de mesures sont exploitables, correspondant à deux analyses thermiques différentielles. Dans un premier temps, toutes les valeurs expérimentales des températures d’absorption maximale d’énergie ont été compilées, puis la valeur moyenne des deux mesures effectuées sur les courbes des thermogrammes de type ATD de chaque échantillon a été calculée (Tableau 12).

Echantillon TD1 (°C) ± (°C) TD2 (°C) ± (°C) TDm (°C) ± (°C) CB9 869,20 0,01 871,92 0,01 870,56 1,37 CB10 874,87 0,01 877,76 0,01 876,32 1,46 CB11 875,48 0,01 874,77 0,01 875,13 0,37 CB12 864,87 0,01 862,63 0,01 863,75 1,13 CB13 869,72 0,01 869,89 0,01 869,81 0,10 CB14 856,99 0,01 855,12 0,01 856,06 0,95 CB15 872,69 0,01 871,23 0,01 871,96 0,74 CB16 834,08 0,01 832,78 0,01 833,43 0,66 CB17 853,51 0,01 854,13 0,01 853,82 0,32 CBF1 872,04 0,01 873,06 0,01 872,55 0,52 CBF2 886,52 0,01 886,06 0,01 886,29 0,24 CBF3 866,23 0,01 865,27 0,01 865,75 0,49 CBF4 874,76 0,01 873,16 0,01 873,96 0,81 CBF5 888,50 0,01 889,93 0,01 889,22 0,73 CBF6 880,00 0,01 881,69 0,01 880,85 0,86 CBF7 881,50 0,01 879,33 0,01 880,42 1,10 CBF8 886,59 0,01 886,76 0,01 886,68 0,10 CA3 905,01 0,01 904,17 0,01 904,59 0,43 CA4 902,42 0,01 902,03 0,01 902,23 0,21 CA5 906,12 0,01 906,28 0,01 906,20 0,09 CA6 902,93 0,01 904,12 0,01 903,53 0,61 CA7 923,51 0,01 922,63 0,01 923,07 0,45 CA8 918,22 0,01 919,20 0,01 918,71 0,50 CA9 894,97 0,01 895,21 0,01 895,09 0,13 CA10 897,12 0,01 896,37 0,01 896,75 0,39 CA11 898,63 0,01 896,06 0,01 897,35 1,30

Tableau 12 : Valeurs de la température TD d’absorption maximale d’énergie des courbes des

thermogrammes ATD pour chaque échantillon. La colonne moyenne correspond à la température moyenne d’absorption maximale d’énergie des deux mesures pour chaque échantillon

Toutes les valeurs moyennes des températures de l’absorption maximale de chaque échantillon ont été insérées dans un thermogramme afin de comparer leur résistance thermique (Figure 21).

Figure 21 : Comparaison des températures de l’absorption maximale d’énergie TD de chaque

échantillon. L’ordonnée représente les échantillons. L’abscisse représente la température moyenne de l’absorption maximale d’énergie TDm atteinte par chaque échantillon. Une différence de température

de 18,77 ± 2,92 °C sépare les échantillons de calcite biogéniques et les échantillons de calcite abiotiques. Entre les deux se trouvent la plupart des échantillons de calcite biogéniques fossiles dont la minéralogie a évolué suite à des phénomènes de diagenèse. Les températures de l’absorption maximale d’énergie délimitant le domaine biogénique à gauche et le domaine abiotique à droite sont respectivement celles des échantillons CB10 et CA9 dont les valeurs sont 876,32 ± 1,46 °C et 895,09 ± 0,13 °C

Une séparation nette apparaît entre les températures de l’absorption maximale d’énergie les échantillons de calcite biogéniques actuels et des échantillons de calcite abiotiques. Cet écart de température est de 18,77 ± 2,92°C. Les températures moyennes de l’absorption maximale d’énergie pour tous les échantillons de calcite biogeniques actuels sont inférieures ou égales à 876,32 ± 1,46°C et sont supérieures ou égales à 895,09 ± 0,13°C pour les échantillons de calcite abiotiques. En considérant le cas pire de cet intervalle de température, l’écart de température de 15,85°C. Par conséquent la méthode d’analyse thermique différentielle et de comparaison des températures de l’absorption maximale d’énergie permet une discrimination stricte entre les minéraux de calcite abiotique et les minéraux de calcite biogéniques produits par minéralisation biologiquement induite.

Parmi les échantillons de calcite biogéniques actuels, un dépôt bactérien synthétisé au laboratoire de l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) a

également été étudié, l’échantillon CB17. Ce dépôt est formé par la bactérie Bacillus pasteuri en système fermé dont la densité optique des organismes unicellulaires est de 0,05 (0,00 pour l’eau pure). Le milieu de culture se compose d’une eau artificielle de salinité 5 g/L et 0,2 % d’urée. La température de la solution est de 30 °C en agitation et est mis en contact avec de l’atmosphère terrestre à pression atmosphérique standard mais sans renouvellement. Les volumes du liquide et de l’atmosphère sont de 500 mL chacun. Ce dépôt bactérien synthétisé dans un environnement dont les paramètres sont contrôlés est la première étape d’une nouvelle série d’échantillons de calcites produits par minéralisation biologiquement induite. L’intérêt de ces échantillons réside dans le fait qu’il est possible de reproduire certains paramètres de la surface de Mars notamment une atmosphère pure en CO2 pouvant aller jusqu’à 2 bars et de contrôler la température. Dans l’avenir

de dépôts bactériens qui pourraient être des analogues de dépôts carbonatés formés par une éventuelle activité biologique martienne seront disponibles pour enrichir cette étude. A ce titre, l’étude de leur résistance thermique s’inscrit donc dans la droite ligne de la problématique concernant la recherche de vie à la surface de Mars. De plus l’échantillon CB17 a une température d’absorption maximale d’énergie de 853,82 ± 0,32°C, soit environ 40 °C plus faible que celles des échantillons de calcite abiotique. Ce résultat très prometteur incite donc à explorer plus en profondeur cette nouvelle voie d’étude.

Les échantillons de calcites biogéniques fossiles se séparent en deux groupes :

• le premier groupe concerne les échantillons CBF1, CBF3 et CBF4. Leurs températures d’absorption maximale d’énergie sont comprises dans le domaine des échantillons de calcite biogéniques actuels. Ces échantillons n’ont certainement été que peu ou pas affectés par les phénomènes de diagenèse. Ils ont donc très certainement conservé leur composition chimique et minéralogique originelle.

• le second groupe concerne les échantillons CBF2, CBF5, CBF6, CBF7 et CBF8. Leurs températures d’absorption maximale d’énergie sont intermédiaires entre les domaines de températures des échantillons de calcite biogeniques actuels et des échantillons de calcite abiotiques. Leurs compositions minéralogiques et chimiques ont donc très certainement en partie évolué par comparaison avec les échantillons de calcites biogenique actuels. Compte tenu de leur âge et de leur environnement, il est donc très probable que des circulations de fluides à l’intérieur de la structure rocheuse, qui ont pour origine les eaux météoriques, aient dissout une partie de la

minéralogie originelle. Ces dépôts de calcite produits par minéralisation biologiquement induite sont donc intermédiaires entre une origine biogénique et une évolution abiotique. Ces échantillons de calcite fossiles, bien qu’ayant perdu une partie de leur signature biologique, ont une température d’absorption maximale d’énergie inférieure à celle des échantillons de calcites abiotiques. L’écart est plus faible : 5,88 ± 2,92°C, et il est ramené à 2,96 °C dans le cas pire. Cependant, les domaines des échantillons de calcite biogéniques, actuels et fossiles, et des échantillons de calcite abiotiques restent distincts.

4.3. Analyses de la morphologie, de la minéralogie et de la composition