Contrat doctoral : « modélisation de l’évolution morphologique des surfaces minérales au cours de la (bio)altération : implications pour le concept de biosignatures » (h/f)

Contrat doctoral : « Modélisation de l’évolution morphologique des surfaces minérales au cours de la (bio)altération : Implications pour le concept de biosignatures » (H/F)

Description du sujet de thèse

L’Institut des Sciences de la Terre (ISTerre, UMR 5275) recherche une personne créative, qualifiée et motivée pour conduire un projet de thèse interdisciplinaire, à l’interface des sciences de la Terre, de la microbiologie et de la chimie physique.
La recherche de possibles traces de vie passée dans les archives géologiques terrestres ou au sein d’échantillons collectés en surface d’autres planètes nécessite de définir de façon univoque les empreintes associées aux interactions minéral-microorganismes. Aujourd’hui, la définition des empreintes microtopographiques associées à la dissolution induite par les microorganismes se limite au concept trompeur de dépressions ressemblant par la taille, la forme et la distribution à des bactéries. Dans le présent projet de thèse, nous proposons de revoir ce concept en adoptant une perspective de modélisation théorique indépendante. En nous appuyant sur nos développements numériques récents, nous suggérons de simuler l’évolution morphologique d’une surface minérale sur la base d’une approche stochastique dans laquelle la libération d’un atome est rapportée à la probabilité de rupture des liaisons qui le relient à la surface. Des modèles morphologiques distincts peuvent être anticipés lorsque des biomolécules sont impliquées. Pour tester cette hypothèse, le travail consistera à (i) développer des codes probabilistes de dissolution à l’échelle atomique pour simuler l’hydrolyse de diverses structures minérales ; (ii) effectuer des tests de sensibilité pour explorer l’impact de différents réactifs ; et (iii) définir des descripteurs invariants à même de relier les résultats des simulations aux paramètres d’entrée. Des comparaisons avec des observations de surfaces minérales ayant réagi expérimentalement (données en grande partie déjà existantes) seront finalement effectuées pour ouvrir la voie à la définition de biosignatures de l’altération minérale reposant sur une base théorique, d’intérêt pour l’astrobiologie et/ou la détection d’empreintes de vie sur Terre en environnements extrêmes.

Contexte de travail

Le Centre national de la recherche scientifique est une institution de recherche parmi les plus importantes au monde. Pour relever les grands défis présents et à venir, ses scientifiques explorent le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Internationalement reconnu pour l’excellence de ses travaux scientifiques, le CNRS est une référence aussi bien dans l’univers de la recherche et développement que pour le grand public.
Le travail s’effectuera dans le contexte du projet ERC Mobidic (2021-2026 ; cf. ).
La thèse sera codirigée par Damien Daval (ISTerre, Grenoble) et Philippe Ackerer (Institut Terre et Environnement de Strasbourg) et réalisée en collaboration avec Karim Benzerara (Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC), Paris). Les travaux de thèse se dérouleront principalement au sein de l’équipe Géochimie d’ISTerre à Grenoble, avec des séjours réguliers envisagés à ITES à Strasbourg, pris en charge par le projet.
L’ISTerre est une Unité Mixte de Recherche de l’Université Grenoble Alpes, CNRS, USMB, IRD et Université Gustave Eiffel, située 1381 rue de la Piscine 38400 Saint-Martin d’Hères et sur le Campus Scientifique du Bourget du Lac.
Elle fait partie de l’Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble (OSUG) et du Pôle de recherche PAGE de l’Université Grenoble Alpes (UGA). Son effectif est de 300 personnes environ pour un budget annuel moyen de 7 M€.
Elle est organisée autour de 9 équipes de recherche et de services, l’objectif scientifique étant l’étude physique et chimique de la planète Terre, tout particulièrement en se concentrant sur les couplages entre les observations des objets naturels, l’expérimentation et la modélisation des processus complexes associés. ISTerre assure également les missions d’observations de la Terre solide, héberge et maintient des parcs nationaux d’instruments géophysiques, ainsi qu’un centre de données.
Vous travaillerez sur un campus dynamique et bénéficierez de plusieurs avantages : attractivité de la région et avantages sociaux (transports, sports, restauration, culture, vacances...).
Vous bénéficierez d’une grande liberté académique, vous aurez la responsabilité des développements numériques et collaborerez aux expériences d’interactions fluides-minéraux-(microorganismes), contribuant à la caractérisation multi-échelle de la rugosité des surfaces minérales altérées, via l’utilisation de techniques telles que l’interférométrie à balayage vertical, la microscopie à force atomique et la microscopie confocale.

Contraintes et risques

Plusieurs séjours réguliers pris en charge financièrement par le projet sont à prévoir dans les laboratoires impliqués dans la codirection de la thèse.

Informations complémentaires

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