Une des applications de l'infrastructure que nous avons développée à Grenoble est l'étude de matériaux rares ou complexes d'intérêt en planétologie ou astrophysique. A ce titre nous avons réalisé l'étude d'aérosols terrestre, d'acides humiques, de tholins (analogues des aérosols de Titan), de polymères de HCN (potentiel réservoir de l'azote cométaire), de « Yellow stuff » (résidus solides produits par irradiation ou photoexcitation de glaces de molécules primordiales, dans un environnement interstellaire), et enfin d'extraits de météorites. Dans tous les cas, nous observons des spectres extrêmement complexes d'aspects très différents et contenant plusieurs milliers de pics. Nous avons donc la sensation d'avoir accès ainsi à une information très riche, étant donné que la masse exacte et l'intensité pour atériaux rares ou complexes d'intérêt en planétologie ou astrophysique. A ce titre nous avons réalisé l'étude d'aérosols terrestre, d'acides humiques, de tholins (analogues des aérosols de Titan), de polymères de HCN (potentiel réservoir de l'azote cométaire), de « Yellow stuff » (résidus solides produits par irradiation ou photoexcitation de glaces de molécules primordiales, dans un environnement interstellaire), et enfin d'extraits de météorites. Dans tous les cas, nous observons des spectres extrêmement complexes d'aspects très différents et contenant plusieurs milliers de pics. Nous avons donc la sensation d'avoir accès ainsi à une information très riche, étant donné que la masse exacte et l'intensité pour chaque pic donne la formule brute et à l'abondance relative des espèces présentes dans le milieu.
Il est dès lors tentant de tirer profit de ces informations, par exemple par des méthodes statistiques, pour dériver des conclusions quant à des structures répétitives (hydrocarbure = structure en CH2), de spécificités élémentaires (présence de soufre ? d'halogénures ?), des spécificités structurales (Sulfures S ou Sulfates SO4 ?), des notions de réservoirs (tendance à coupure du rapport N/C qui montre une extrusion de l'atome N dans la maturation organique ?). Nous avons donc cherché des outils disponibles, et à notre grand regret, aucun outil commercial n'existe et le seul travail exploratoire dans ce domaine semble être dans le domaine des pétroles (van Krevelen, 1950, Kendrick, 1963), qui sont effectivement des mélanges complexes, mais qui sont chimiquement simples, voire pauvres (chaînes aliphatiques, avec peu d'instaurations et peu d'hétéroatomes), en comparaison des espèces que nous étudions.
Confrontés à cette vacance, et suite à un premier résultat enthousiasmant (Pernot 2010), j'ai proposé de structurer un groupe de travail autour des personnes qui ont abordé cette question sur l'instrument de Grenoble. Nous nous rencontrons environ quatre fois par an pour échanger sur nos traitements, confronter nos questions et proposer des solutions.
Cette approche s'est avérée très fructueuse car elle a permis de développer des outils cohérents pour :
- exporter les données depuis le format propriétaire vers un format « .txt » utilisable par tous,
- évaluer sans apriori un niveau de bruit du détecteur et retirer les signaux inférieurs,
- réduire les données à la seule information du centroïde,
- calibrer l'ensemble du jeu de données à l'aide d'un standard interne arbitrairement choisi,
- produire une représentation en nuage de point, du défaut de masse moléuclaire en fonction de la masse, ce qui est très informatif quant au contenu atomique et aux structures répétitives,
- attribuer une formule brute pour chaque masse en utilisant un argument de masse exacte, mais en confrontant en plus les abondances isotopiques des isotopes minoritaires de chaque élément pour ajouter un paramètre de sureté à l'attribution,
Ces outils sont désormais disponibles pour l'ensemble du groupe de travail. Ils permettent de réduire les données et de trouver avec une bonne certitude les formules brutes associées. Au terme du traitement, nous pouvons représenter les données à l'aide de différentes méthodes, telles que van Krevelen, Kendrick. Toutes ces représentations ont pour objectif d'aider l'analyste à identifier les régularités et divergences dans le jeu de donnée pour déduire de façon empirique des règles de croissances.
A l'occasion de rencontres informelles, nous avons abordé Hervé Pajot de l'Institut Fourier et Quentin Mérigot (CR2) du laboratoire Jean Kuntzman à Grenoble. Ils qualifient nos spectres de nuages de points, contraint par leur caractère « diophantin », et un échange s'est établi pour développer des outils pour permettre de déduire rapidement les structures se répétant dans nos spectres.
