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Des échantillons de l’astéroïde Ryugu sur la ligne SMIS

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L'équipe “Astrochimie et Origines” de l'Institut d’Astrophysique Spatiale d’Orsay, en collaboration avec la ligne SMIS, a débuté le 5 juillet une série d’analyses de plusieurs grains micrométriques de Ryugu, notamment par micro-spectroscopie et micro-tomographie infrarouge à transformée de Fourier.

La mission japonaise de retour d’échantillons Hayabusa2/JAXA est consacrée à l’étude de l'astéroïde géo-croiseur de type C (162173) Ryugu. Il s’agit de déterminer sa composition, son origine, son histoire et ses liens éventuels d’une part avec les météorites collectées sur Terre, et d’autre part avec les autres astéroïdes primitifs. Après avoir caractérisé la surface de Ryugu, la sonde Hayabusa2 a effectué deux prélèvements de matière directement sur l’astéroïde. Après la récupération de la capsule en décembre 2020, les 5,5 g d’échantillons collectés ont été transportés vers l'installation de « curation » de la JAXA (ISAS, Sagamihara) pour y être triés, catalogués et pré-caractérisés par des techniques totalement non-destructives, parmi lesquelles se trouve l’imagerie hyperspectrale dans le proche infrarouge (1-3.6 µm) réalisée grâce à l’instrument MicrOmega de l'équipe Système Solaire et Systèmes Planétaires de l'Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS ; CNRS/Paris-Saclay).

Une phase d’analyses préliminaires organisée par la JAXA a démarré en Juin 2021. Elle implique un certain nombre d’équipes internationales organisées selon des objectifs scientifiques bien définis, tels que la détermination de la composition élémentaire et isotopique des échantillons, l’étude de la minéralogie / pétrologie des grains gros et des particules plus fines, l’analyse des composés volatils, et la caractérisation des composantes organiques soluble et insoluble extraites des grains collectés.

L'équipe “Astrochimie et Origines” de l'IAS, en collaboration avec la ligne SMIS de SOLEIL, est impliquée dans l'analyse des grains de Ryugu, notamment grâce à la technique de micro-tomographie FTIR. Les chercheurs de l’IAS font partie de l'équipe internationale d'analyses coordonnées au Japon par T. Nakamura (Université de Tohoku, Sendai) et leur contribution sera centrée principalement sur la micro-spectro-imagerie dans le domaine spectral des moyens et lointains infrarouges (2-50 µm).

Les scientifiques vont se focaliser sur les interactions entre phases minérales et organiques pour mieux comprendre la physico-chimie qui les relie. L’un de leurs objectifs principaux sera la détection de matériaux hydratés et la reconstruction de l'histoire d’altération aqueuse de Ryugu. L'étude de ces échantillons micrométriques apportera ainsi des informations précieuses sur les conditions de formation et les processus d'évolution de la matière dans la jeunesse du Système solaire.

Après un long voyage, quelques dizaines de petits grains de Ryugu sont enfin arrivés à l’IAS. L’équipe « Astrochimie et Origine » les a réceptionnés et une série de vérifications et de mesures préliminaires a démarré sur différents microscopes de l’IAS et de la ligne SMIS à SOLEIL (figures 1 et 2).

À la suite de cette première étape d’analyse, des grains seront sélectionnés pour être soudés sur des pointes métalliques selon un procédé original mis au point en collaboration avec D. Troadec (IEMN, Lille) et E. Héripré (Ecole Centrale, Saclay). Ces échantillons seront alors prêts pour l’étape suivante au cœur de leurs travaux, la caractérisation par micro-tomographie infrarouge, également menée sur la ligne SMIS.

Figure 1 : Une image d’un grain micrométrique de Ryugu dans son porte-échantillon, prêt à être analysé par micro-spectroscopie FTIR.

Figure 2 : Deux des microscopes FTIR utilisés à SOLEIL par les chercheurs et chercheuses de l’IAS pour l’analyse des grains de Ryugu. Le microscope à gauche est alimenté par le rayonnement synchrotron dans le domaine du moyen infrarouge. Le microscope à droite mesure dans le lointain infrarouge grâce à un détecteur bolomètre.