La sonde Rosetta a étudié la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko de 2014 à 2016. Parmi les 21 instruments embarqués, le spectromètre de masse d’ions secondaires à temps de vol COSIMA (COmetary Secondary Ions Mass Analyzer), a collecté, photographié et analysé in situ près de 35 000 particules de poussières, ou fragments de particules, éjectés du noyau de la comète.

Grâce à COSIMA, la composition élémentaire de la matière réfractaire des particules cométaires a pu être caractérisée. Durant la quasi-totalité de la mission, les particules collectées ont été analysées sans traitement de surface préalable. L’ensemble des travaux publiés avant cette thèse portent sur ces analyses, caractéristiques de la surface des particules cométaires. Sur la base d’une trentaine de particules cométaires, il a été montré que ces dernières sont riches en carbone, et présentent une variabilité de composition pour les rapports N/C, C/Si et H/C. En fin de mission, quelques particules cométaires ont été analysées après une étape de pulvérisation. Lors de cette étape, la surface des échantillons est érodée, permettant d’analyser la composition de subsurface.

Le premier objectif de cette thèse a été d’estimer la variabilité de composition d’un maximum de particules cométaire en incluant autant d’éléments que possible. Pour ce faire, j’ai élaboré une méthodologie de sélection des spectres systématique et exhaustive, afin d’optimiser le traitement des 35 000 spectres de masses acquis par COSIMA. Au cours de ces travaux, je suis intéressée à l’entièreté des spectres acquis par COSIMA, dont les spectres post-pulvérisation.

Ces travaux, qui considèrent 11 éléments différents (H, C, O, Na, Mg, Al, Si, S, K, Ca et Fe), ont mis en évidence la diversité de composition élémentaire des particules cométaires, aussi bien en surface en qu’en subsurface. De plus, ils ont révélé, pour la première fois, une différence significative des compositions élémentaires de surface et de subsurface des particules cométaires. La composition élémentaire de la subsurface des particules cométaires est très similaire à celle des CP-IDPs. La surface des particules cométaires, présente un appauvrissement en éléments lourds (Mg, Fe, Al et Ca) par rapport à Si et par rapport aux chondrites de type CI. Au vu de l’épaisseur érodée, de l’amplitude et de la récurrence de ces appauvrissements, nous suggérons l’existence de rims pré-accrétionnelles, formées par irradiation à la surface des constituants des particules cométaires. Ces rims pourraient tout aussi bien être héritées du milieu interstellaire qu’avoir été formées dans les zones internes du disque protoplanétaire.

Le second objectif de cette thèse a été de poursuivre la caractérisation de la matière organique cométaire, ainsi que de contraindre son origine. La signature organique d’échantillons préparés dans des conditions représentatives des zones internes du disque protoplanétaire a montré des similitudes avec la signature organique cométaire de surface. En revanche, la signature de résidu organique produit dans les conditions des nuages moléculaires denses est significativement différente de la signature cométaire de surface. D’autre part, les spectres obtenus après la pulvérisation de la surface des particules cométaires contiennent des ions qui pourrait témoigner, de la présence d’unités aromatiques dans la matière organique des particules de 67P.

Lieu
Maison des Sciences de l’Environnement (amphithéâtre)
Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA)
Campus centre de l’UPEC
61 avenue du Général de Gaulle
94010 Créteil

Visio
https://cnrs.zoom.us/j/91452471209?pwd=R0ZHY1Q2TTVwaEV4ODJkaHB6ZVZDUT09
ID de réunion: 914 5247 1209
Code secret: q218f9

• Alicja DOMARACKA, Chargée de recherche, CIMAP • Rapportrice
• Laurent REMUSAT, Directeur de recherche, IMPMC • Rapporteur
• Dominique BOCKELEE-MORVAN, Directrice de recherche, LESIA • Examinatrice
• Véronique VUITTON, Directrice de recherche, IPAG • Examinatrice
• Karine DEMYK, Directrice de recherche, IRAP • Examinatrice