ANR : Formation et évolution de la poussière dans le système solaire interne

Mots clés

chondres, isotopes, matrices

Détail de l'offre

Les conditions de la formation des planètes au cours de l'évolution du disque circumsolaire restent largement débattues (Raymond et Morbidelli, 2020), deux processus principaux étant généralement envisagés. Le modèle historique propose que la formation planétaire débute par une croissance oligarchique d'embryons de tailles comparables à la Lune ou à Mars dans le disque, suivie d'une phase de collisions entre ces embryons après la dissipation du gaz (Chambers et Wetherill, 1998). Plus récemment, un modèle alternatif — fondé sur la systématique isotopique du Fe dans les chondrites — a proposé que la dérive vers l'intérieur de galets (« pebbles ») de composition CI ait largement contribué au matériau accrété par la Terre (Schiller et al., 2020), représentant ainsi une source importante d'eau et d'éléments volatils. Toutefois, cette hypothèse n'est pas confirmée lorsque l'on considère des systèmes isotopiques multi-éléments (Burkhardt et al., 2021), qui suggèrent plutôt une origine des planètes telluriques par croissance oligarchique collisionnelle à partir d'embryons du système solaire interne.

Une observation importante et récente est que les chondrites ordinaires (OCs, formées dans le système solaire interne) contiennent une population de petites chondres (c.-à-d. < 300 µm) présentant des signatures isotopiques de l'oxygène typiques des chondres observées dans les chondrites carbonées (CCs) formées dans le système solaire externe (Clayton et al., 1991 ; Marrocchi et al., 2024). Les systématiques isotopiques multi-éléments de ces petites chondres suggèrent néanmoins qu'elles se sont formées localement, dans un disque interne en évolution isotopique, mais aucun cadre chronologique n'est actuellement disponible.

En plus des OCs, les chondrites à enstatite (ECs) sont d'une importance majeure, car elles sont souvent considérées comme les principaux constituants ayant formé la Terre en raison de leur similarité isotopique avec les roches terrestres (Javoy et al., 2010 ; Dauphas, 2017 ; Boyet et al., 2018 ; Piani et al., 2020). Elles constituent donc des témoins exceptionnels des conditions physico-chimiques qui régnaient dans la région d'accrétion de notre planète. De petites chondres de type CC sont également présentes dans les ECs, aux côtés de rares chondres riches en olivine qui pourraient représenter les briques élémentaires de la Terre (Marrocchi et al., 2025, 2026). Par ailleurs, les ECs contiennent aussi une matrice à grains fins dont les caractéristiques minéralogiques, chimiques et isotopiques n'ont pas encore été étudiées.

Ce projet visera à étudier les caractéristiques des OCs et des ECs, en particulier :

(1) Les âges de formation des petites chondres de type CC dans les OCs (à l'aide des isotopes de l'O et de la chronologie Al-Mg).

(2) Les compositions chimiques et isotopiques de l'oxygène des chondres d'ECs de tailles variables, avec une attention particulière portée aux chondres cryptocristallines et aux chondres riches en olivine.

(3) La minéralogie ainsi que les compositions chimiques et isotopiques de l'hydrogène des matrices à grains fins des ECs primitives (et potentiellement des OCs).

En intégrant la minéralogie, la pétrologie ainsi que la caractérisation chimique et isotopique des OCs et des ECs, cette recherche vise à contraindre la dynamique de formation et d'évolution des poussières dans le système solaire interne. Ce projet propose notamment une recherche de pointe à l'interface entre cosmochimie et astrophysique, avec l'apprentissage de techniques de pointe (MEB, EPMA, SIMS, TEM) et des collaborations avec des experts locaux, nationaux et internationaux.