Méthodes d'extraction des gaz rares sous ultravide

L es gaz rares, encore appelés gaz nobles, sont des éléments chimiques appartenant au groupe « 0 » du tableau périodique. Ce sont, dans les conditions normales de température et de pression (273 K, 1 atm), des gaz monoatomiques de symboles respectifs He (Hélium), Ne (Néon), Ar (Argon), Kr (Krypton) et Xe (Xénon). Leurs couches électroniques externes saturées, à deux électrons pour He et à huit pour Ne-Ar-Kr et Xe, leur confèrent une caractéristique physique particulière, à savoir une inertie chimique vis-à-vis des autres éléments et ils sont, de ce fait, considérés comme d'excellents traceurs géochimiques . Chaque gaz rare possède plusieurs isotopes : 2[nbsp ]pour[nbsp ]l'hélium ( ^3-4 He) ; 3 pour le néon ( ^20-21-22 Ne) et l'argon ( ^36-38-40 Ar) ; 6[nbsp ]pour[nbsp ]le[nbsp ]krypton ( ^{78-80-82-83-84-86} Kr) et enfin 9 pour le xénon ( ^{124-126-128-129-130-131-132-134-136} Xe), et leurs compositions isotopiques n'ont cessé d'évoluer depuis l'accrétion de la Terre, il y a 4,56 milliards d'années, par des réactions nucléaires qu'elles soient de nature radiogénique (radioactivité), nucléogénique (réactions nucléaires) ou encore cosmogénique (production d'isotopes par interactions avec le rayonnement cosmique). Par ailleurs, l'ensemble des réservoirs terrestres contenant les gaz rares (atmosphère, croûte et manteau superficiel et profond) ont vu leurs compositions élémentaires et isotopiques se modifier également suite :

• au dégazage ;

• à la différentiation du manteau ;

• aux fuites (hélium) dans l'espace au niveau de la haute atmosphère ;

• à l'activité humaine depuis la révolution industrielle (apport dans l'atmosphère d'hélium radiogénique suite à l'exploitation des énergies fossiles (charbon, gaz, pétrole) et apport tritiogénique suite aux essais nucléaires dans l'atmosphère qui ont généré du ³ He par décroissance de ³ H).

La géochimie des gaz rares est devenue de nos jours un outil incontournable pour étudier le système solaire et en particulier la planète Terre. Pour cela, les compositions élémentaires et isotopiques des gaz rares peuvent être étudiées à partir d'un échantillonnage « d'objets », qu'ils soient :

• solides (roches et minéraux issus du manteau et de la croûte terrestre) ;

• liquides (eaux et...