Une étude de l’Institut UTINAM dévoile comment la glace piège sélectivement les molécules qui l’environnent, nouvelle étape vers une meilleure compréhension des interactions gaz/glace et de leur rôle dans la physico-chimie de l’atmosphère.
Grâce à ses propriétés particulières, la surface de la glace est capable de piéger diverses molécules présentes dans son environnement. Ainsi, les cristaux de glace dans les nuages de haute altitude (les cirrus) agissent en tant que perturbateurs locaux de la physico-chimie de l’atmosphère en modifiant la composition locale de celle-ci. Ce phénomène, crucial à quantifier pour mieux comprendre le rôle des nuages dans la régulation des propriétés atmosphériques, est étudié depuis de nombreuses années en laboratoire. Les chercheurs utilisent des techniques expérimentales spécifiques et des simulations numériques à l’échelle moléculaire, une expertise propre aux chercheurs de la thématique “interfaces gaz-solides dans les atmosphères planétaires” de l’Institut UTINAM.
Jusqu’à présent, les expérimentateurs (à l’exception de deux études datant d’une vingtaine d’années) et les théoriciens n’avaient considéré qu’une seule espèce moléculaire à la fois, dans leurs tentatives de compréhension des interactions gaz/glace. Ainsi, en prenant simultanément en compte deux molécules au comportement voisin (1-butanol et acide acétique), l’étude réalisée grâce à la technique de Monte Carlo dans le cadre du travail de thèse de Julien Joliat constitue une première mondiale.
Les résultats obtenus mettent clairement en évidence la compétition entre ces molécules pour occuper des sites d’adsorption équivalents à la surface de la glace. Ils démontrent ainsi que la glace peut sélectivement piéger une plus grande quantité de l’une ou l’autre des deux espèces considérées, selon les conditions de pression et de concentration. Ces simulations permettent de comprendre, pour la première fois, comment la glace peut réellement modifier la composition de la phase gazeuse qui l’entoure.
Contacts : Dr Sylvain Picaud
