Expériences en boîte à gants

2.1.1 Conditions expérimentales

Si l’on peut considérer que la chimie des roches magmatiques martiennes est assez documentée, l’influence de la chimie de l’atmosphère et le rôle des radiations UVC sont en revanche mal connus. Des expériences sont donc réalisées dans une boîte à gants GP-Concept

type 2 (Jacomex©) (figure 30) afin de déterminer l’influence de ces deux paramètres sur la

dissolution d’un verre basaltique et sur la précipitation de phases secondaires. Le tableau 5 montre les différentes expériences réalisées selon l’atmosphère dans la boîte à gants et la présence ou non de rayonnement UVC. Pendant chaque série d’expériences (une série correspondant à des expériences avec une atmosphère spécifique), des flacons ont été prélevés de la boîte à gants pour analyses après des temps d’altération d’environ 3, 14, 30 et 90 jours. Ces analyses concernent les solides et les liquides, la composition du gaz étant imposée par le balayage de la bouteille raccordée à la boîte à gants.

Nom de la série d'expérience Durée maximale de l'expérience T (°C) Atmosphère Présence de rayonnement UVC [X] - 6 - 3 mois 20 non [X] - 6 UV 3 mois 20 oui [X] - 3 - 3 mois 20 non [X] - 3 UV 3 mois 20 oui [X] - 2 - 3 mois 20 non [X] - 2 UV 3 mois 20 oui Expériences en boîte à gants

Mélange N₂ / CO₂ avec p_CO2 = 10^-6 bar

Mélange N₂ / CO₂ avec p_CO2 = 10^-3 bar

Mélange N₂ / CO₂ avec p_CO2 = 10^-2 bar

Tableau 5 : Différentes expériences réalisées en boîte à gants selon les conditions expérimentales utilisées. [X] correspond à la durée de l’expérience en jours.

2.1.1.1 Le rayonnement UVC

La boîte à gants a été divisée en 2 parties correspondant chacune aux expériences sans rayonnement UV et avec rayonnement UV (figure 31). Des lampes germicides à rayonnement

ultraviolet de type C (Naturallighting©) sont utilisées dans nos expériences. Le rôle de ces

lampes est de modéliser à moindre échelle le rayonnement du soleil lors de la formation du système solaire. Le soleil émettait alors des rayonnements UV-C plus intenses qu’aujourd’hui (Ribas et al., 1998). Ces lampes émettent à des longueurs d’ondes allant de 180 nm jusqu’à 400 nm.

Figure 31 : Boîte à gants divisée en deux parties : à gauche, expériences réalisées en présence d’un rayonnement UVC. A noter : des fractures sont visibles sur les plaques protectrices dues à l’action du rayonnement UVC ; à droite, expériences réalisées sans irradiation UVC.

2.1.1.2 Les atmosphères :

L’atmosphère martienne a certainement contenu du CO2. Toutefois, comme la

plusieurs expériences ont été réalisées à diverses pressions partielles de CO2 : 10^-6 bar, 10^-3

bar, 10^-2 bar et 1 bar.

2.1.2 Protocole expérimental

2.1.2.1 Mise en place des expériences

Afin de garantir le même traitement pour chacun des échantillons dans chacune des séries de manipulations, un même protocole expérimental a été suivi. Tout d’abord, tous les échantillons, tous les instruments de mesure et de prélèvements ainsi que l’eau déminéralisée ont été placés en atmosphère contrôlée sous la lampe germicide à irradiations UVC pendant 48 heures afin d’éliminer les bactéries dans la boîte à gants. Ensuite, les bouteilles moulées en verre basaltique ont été placées à l’intérieur d’un bécher en nalgène pour éviter que la solution ne se répande dans la boîte à gants en cas de fuite de la bouteille. Puis, celles-ci ont été remplies avec 100 ml d’eau pure et 2 g de verre basaltique sous forme de poudre, de granulométrie comprise entre 100 et 200 microns. Enfin, ces échantillons ont été placés sous la lampe à rayonnements UV. Des parois en polyméthacrylate de méthyle d’environ 1 cm d’épaisseur protègent l’utilisateur et les autres échantillons contre les radiations UV. En ce qui concerne les expériences sans rayonnement UV, les béchers en nalgène ont été placés de l’autre coté de la boîte à gants remplis de 100 ml d’eau déminéralisée et débactérialisée. Ensuite, 2 g de poudre de verre ont été ajoutés et enfin deux petits barreaux de verre de taille d’environ 2 cm x 1 cm x 0,5 cm, ainsi qu’un grand barreau de taille d’environ 5 cm x 2 cm x 1 cm.

2.1.2.2 Prélèvements

Un protocole de prélèvements simple et rapide a été mis en place afin d’éviter toute perturbation sur les autres échantillons encore dans la boîte à gants. Quatre prélèvements sont réalisés à environ 3 jours, 14 jours, 30 jours et 90 jours après le début des expériences. La

solution est prélevée à l’aide d’une seringue et d’un bouchon filtrant à 10 μm. La solution est

conservée au réfrigérateur, à 4°C, dans un flacon fermé en Nalgène, avec l’atmosphère de la boîte à gants. Les poudres et solides restant dans les béchers sont sortis de la boîte à gants et placés à l’étuve (55°C) jusqu’à évaporation de la pellicule d’eau résiduelle au fond du bécher (de 6 à 12h). Ensuite, la poudre et le verre sont séparés. Les bouteilles sont cassées en

morceaux pour leur analyse par microscopie électronique à balayage (MEB) et par micro-spectroscopie Raman. Deux échantillons de verre sont choisis, l’un correspondants au fond de la bouteille où la poudre s’est déposée, l’autre vers le haut de la bouteille, au niveau de l’interface entre le verre, la solution et l’atmosphère (figure 32a). Les deux petits barreaux issus des expériences sans UV sont analysés, l’un au niveau du profil de coupe, l’autre au niveau de l’aspect lisse de l’extérieur. Les restes de poudre et de verre sont remis sous atmosphère contrôlée en conditions de stockage (figure 32b).

a) b)

Figure 32 : a) Echantillons d’une bouteille de verre issus des expériences avec rayonnement UV. L’un des

échantillons appartient au haut de la bouteille, l’autre vient du fond où la poudre s’est déposée. b) Echantillons de verre issus des expériences sans rayonnement UV. L’échantillon du haut correspond à

une section où le barreau a été coupé, celui du bas correspond à l’aspect initial du verre.