Dans un article paru aujourd’hui en ligne pour la revue EPSL, nous montrons qu’en utilisant les isotopes de l’oxygène dans différents minéraux de chondrites carbonées, on peut estimer la quantité d’eau (rapport eau sur roche, W/R) que leurs corps parent astéroïdaux ont pu accréter.

Les compositions isotopiques de l’oxygène de l’eau des différentes chondrites carbonées indiquent qu’elles n’ont accrétées que peu de glace provenant de l’extérieur du disque.

Y. Marrocchi, D. V. Bekaert, L. Piani, Origin and abundance of water in carbonaceous asteroids, Earth and Planetary Science Letters, January 2018, Volume 482, p 23–32.

Les nouveaux résultats de l’expérience PICACHU sont parus dans la revue Science Advances: S. Tachibana, A. Kouchi, T. Hama, Y. Oba, L. Piani, I. Sugawara, Y. Endo, H. Hidaka, Y. Kimura, K-I. Murata, H. Yurimoto, and N. Watanabe, 2017. Liquid-like behavior of UV-irradiated interstellar ice analog at low temperatures. Science Advances  Vol. 3, no. 9, DOI: 10.1126/sciadv.aao2538

Dans ce papier, nous montrons que la glace d’eau irradiée par des photons UV à basse température se comporte comme un liquide entre 50 et 150 K. La faible viscosité de cette glace a pu favoriser la formation de composés organiques telles que les molécules pré-biotiques même à de très basses températures et l’accrétion des grains de poussière couverts de glace dans le disque d’accrétion.

Formation de bulles entre 128-129 K dans de la glace amorphe (H₂O-CH₃OH-NH₃) ayant été irradiée par des UV. Entre les différentes images, on peut discerner l’apparition de nouvelles bulles indiquées par des flèches. La barre représente 200 nm.

Depuis le 15 mai 2017, je fais un post-doctorat au CRPG à Nancy. Ce post-doctorat est financé par l’ERC Photonis (PI: Bernard Marty) qui a pour but de comprendre l’origine des fractionnements isotopiques des éléments volatils lors des processus d’irradiation ultra-violet dans le disque protoplanétaire.

From May, 15th 2017, I have started a new post-doc fellowship at CRPG Nancy (France). I am working on the ERC Photonis with Bernard Marty and the Photonis team on the role of ultraviolet irradiation on isotopic fractionation of the volatile elements in the protoplanetary disk.

Les premiers résultats de l’expérience PICACHU sont maintenant publiés dans la revue Astrophysical Journal (Piani L., Tachibana S., Hama T., Tanaka H., Endo Y., Sugawara I., Dessimoulie L., Kimura Y., Miyake A., Matsuno J., Tsuchiyama A., Fujita K., Nakatsubo S., Fukushi H., Mori S., Chigai T., Yurimoto H. and Kouchi A., 2017. Evolution of morphological and physical properties of laboratory interstellar organic residues with ultraviolet irradiation. Astrophysical Journal, 837:35).

Dans ce papier, nous montrons que la morphologie et les propriétés viscoélastiques de composés organiques formés avec PICACHU par simulation des conditions du milieu interstellaire  évoluent de façon rapide sous irradiation de photons ultra-violets (UV). La surface des résidus organiques devient très poreuse et des grains de quelques dizaines de nanomètres apparaissent après irradiation. Ces grains pourraient correspondre à certaines nanoparticules trouvées dans les chondrites ou les grains cométaires les moins altérés. La viscoélasticité des composés organiques irradiés pourrait favoriser l’agglomération des grains lors de collisions dans le disque protoplanétaire.

En haut: images AFM du résidu organique avant (gauche) et après (droite) irradiation UV
En bas: images MEB et AFM des nanoparticules visibles à la surface des résidus après irradiation.

Après le 3S symposium, le professeur Hiroshi Naraoka, Dr. Minako Hashiguchi et Toshiki Koga nous ont accueilli à l’université de Kyushu pour visiter le centre de recherche « research center for Planetary Trace Organic Compounds (PTOC) » où ils développent notamment une technique d’analyse in-situ des composés organiques des roches extraterrestres (DESI-orbitrap). Nous avons aussi pu assister au séminaire du Dr. Jason Dworkin, Project Scientist de la mission OSIRIS-REx.

Nous voici de nouveau réunis à Rusutsu pour le deuxième symposium « Solar System in Sapporo« !

Dans ce nouvel article, paru dans la revue Geochimica et Cosmochimica Acta (Piani, Marrocchi, Libourel and Tissandier, 2016), nous présentons une étude détaillée des sulfures et de leurs relations avec le verre (mésotase) riche en soufre des chondres des chondrites à enstatite EH. Les chondres des EH contiennent systématiquement des sulfures, principalement du sulfure de fer (troilite), mais également des sulfures de calcium et de magnésium (oldhamite et niningérite). Ces sulfures se trouvent généralement associés avec la mésostase qui est plus riche en éléments volatils tels que soufre, chlore, sodium etc que dans d’autres types de chondrites.

L’analyse des textures et des compositions chimiques des différentes phases de ces chondres nous a permis d’établir la chronologie et les étapes de formation des sulfures à hautes températures et en interaction avec un gaz ambiant riche en soufre et autres éléments volatils; la figure suivante résume ces étapes.

Ce schéma indique l’évolution à haute température des phases des chondres des EH. Le sulfure de fer (en jaune, troilite) est le premier sulfure à se former de façon concomitante à la formation des pyroxènes (en vert), l’apport de soufre et de silicium depuis le gaz va ensuite favoriser la formation de sulfure de magnésium (en orange, niningerite) et de silice (en vert clair), l’enrichissement en sodium de la mésostase (en bleu) va finalement permettre la cristallisation du sulfure de calcium (en violet, oldhamite).

La formation de ces différents sulfures est le résultat des interactions entre gaz et liquide silicaté à hautes températures dans une partie du disque protoplanétaire enrichie en éléments volatiles mais pauvre en oxygène. Il reste à comprendre comment de telles conditions ont pu être rassemblées dans le disque protoplanétaire.

Piani L., Marrocchi Y., Libourel G., Tissandier L., 2016. Magmatic sulfides in the porphyritic chondrules of EH enstatite chondrites. Geochimica et Cosmochimica Acta 195, 84-99.  doi: 10.1016/j.gca.2016.09.010 // On Arxiv

La mission OSIRIS-REx a été lancée avec succès depuis Cape Canaveral en Floride ce jeudi 8 septembre 2016. C’est le début d’un voyage à la rencontre de Bennu (101955 Bennu), un astéroïde géocroiseur de type B de quelques 500 m  de diamètre. Les astéroïdes de type B sont des astéroïdes carbonés dont les roches pourraient correspondre aux météorites carbonées primitives, les chondrites carbonées.

OSIRIS-REx doit rejoindre Bennu durant l’été 2018 et collecter des échantillons de l’astéroïde qui seront rapportés sur Terre en 2023.

Plus d’info sur le site de la mission.

Un nouvel article paru dans la revue Science Advances (Marrocchi et al., Early scattering of the solar protoplanetary disk recorded in meteoritic chondrules, Sci. Adv. 2016)!

Nous avons étudié les textures, les compositions chimiques et compositions isotopiques (O et S) des assemblages de magnétites (oxyde de fer Fe3O4) et troilites (sulfure de FeS) des chondres de chondrites carbonées CV.

Fig. 1. Assemblages magnétite-sulfures observés dans les chondres des chondrites carbonées CV Kaba et Vigarano.

Nous montrons dans ce papier que ces assemblages sont formés à hautes températures lors de la formation des chondres, en conditions très oxydantes. Ces conditions particulières ont pu être atteintes lors de la collision de deux planétésimaux dont l’un était riche en silicates, et l’autre, riche en glace.

Fig. 2. Fugacité d’oxygène en fonction de la température estimée à partir des compositions des assemblages magnétites-sulfures des chondres (points rouges). Ces conditions très oxydantes en comparaison de celle du gaz de composition solaire (ligne noire) correspondent aux conditions pouvant être générées lors d’impacts de planétésimaux (zone verte). 

La composition isotopique de l’oxygène du gaz lors de l’impact a pu être estimée et indique que le corps glacé, enrichi en isotopes lourds de l’oxygène, aurait pu être une comète.

Réf. Marrocchi et al., Early scattering of the solar protoplanetary disk recorded in meteoritic chondrules, Sci. Adv. 2016

Article in english on space.com by Samantha Mathewson. 

Le lancement de la mission américaine OSIRIS-REx est prévu pour dans 6 mois!

OSIRIS-REx va aller à la rencontre de l’astéroïde Bennu (101955 Bennu), un astéroïde géocroiseur riche en carbone, et ramener sur Terre des échantillons de sa surface (retour prévu pour 2023).

Depuis le 11 février, l’orbiteur a été encapsulé dans une enceinte sous vide pour tester le bon fonctionnement des instruments dans des conditions de températures extrêmes, similaires à celles auxquelles il sera soumis dans l’espace.

La vidéo de l’encapsulage est visible ici.

Pour plus d’info sur la mission: site de OSIRIS-REx.

L’orbiteur OSIRIS-REx est introduit dans une chambre sous vide de 20 m de haut pour des tests dans différentes conditions environnementales. Credit photo: Lockheed Martin.