ANR Origine des aubrites et de leur(s) corps parent(s) : étude pétrologique, géochimique et cosmochimique

Mots clés

Cosmochimie, Planétologie, Météorites, Pétrologie endogène, Modélisation géochimique

Détail de l'offre

Mercure se distingue comme une exception dans notre système solaire, caractérisée par ses lithologies uniques formées dans un environnement ultra-réducteur et riche en soufre (Cartier et Wood, 2019). Bien qu'étant la plus petite planète, Mercure possède le noyau le plus grand proportionnellement (Charlier et Namur, 2019). Ainsi, une hypothèse de longue date suggère que Mercure possédait à l'origine un manteau rocheux bien plus important, en grande partie détruit lors d'impacts géants. Cependant, faute de contraintes, ce scénario n'a jamais été confirmé et l'origine de Mercure reste un sujet insaisissable et controversé. Les aubrites, achondrites rares dont la minéralogie est particulièrement proche de celle de Mercure, sont connues pour provenir d'astéroïdes de type E, de petits « amas de débris » situés dans la ceinture d'astéroïdes interne (Keil, 2010). Le projet ANR IMPAcToR vise à évaluer l'hypothèse originale selon laquelle les aubrites seraient des vestiges du manteau/croûte superficiels d'une grosse proto-Mercure, pulvérisés par impacts géants, et dont une petite fraction des débris se serait implantée dans la ceinture d'astéroïdes (Cartier et al., 2022). L'objectif du projet de doctorat est de caractériser de manière exhaustive la pétrographie, les compositions chimiques et certaines compositions isotopiques d'une collection unique d'aubrites et de météorites potentiellement apparentées, afin de reconstruire l'histoire géologique de leur(s) corps parent(s). Environ 35 météorites seront étudiées, dont certains objets le seront pour la première fois. L'étudiant(e) réalisera la première étude géochimique complète in situ des aubrites (les éléments traces dans toutes les phases de tous les échantillons seront étudiés par LA-ICPMS et SIMS). Une attention particulière sera portée aux clastes vitrophyres (Fogel, 2005 ; Keil et al., 2011), objets très rares contenant du verre magmatique. Un travail préliminaire a permis de découvrir plusieurs clastes vitrophyres (Lacheux et al., 2024). Les données permettront de tester, par modélisation géochimique, les relations d'équilibre entre les différentes phases et de remonter aux conditions thermodynamiques de ces équilibres, afin de résoudre l'origine controversée des grains de métaux et de sulfures dans les aubrites, et d'évaluer la nature de leur corps parent, en particulier sa taille. Nous mesurerons également les teneurs en H, C et N des verres par SIMS, afin d'apporter des contraintes sur les teneurs controversées en éléments volatils des aubrites (Piani et al., 2020 ; Peterson et al., 2023). Les analyses seront complétées par une étude texturale des aubrites. En particulier, la caractérisation des dendrites dans les objets vitreux permettra de déduire l'histoire thermique des clastes vitrophyres, en faveur ou non d'une origine volcanique (Keil et al. 2011). De plus, certaines aubrites présentent des textures pegmatitiques avec des cristaux d'enstatite de taille centimétrique contenant des milliers de vésicules et d'inclusions de silicates/sulfures/métaux dont l'origine est inconnue (Lorenz et al., 2020 ; Wilbur et al., 2022). L'objectif sera de comprendre si ces inclusions se forment précocement, lors de la cristallisation des aubrites, ou plus tard, lors des processus d'impact. Enfin, les aubrites sont des météorites extrêmement bréchifiées qui contiennent des clastes et des poussières de matériaux étrangers, et dont la nature hautement réduite les rend très sensibles à l'oxydation terrestre. Les compositions isotopiques de l'oxygène seront mesurées in situ par SIMS. Toutes les données seront intégrées aux données de la littérature afin de construire un modèle pétrologique de la formation des aubrites dans leur(s) corps parent(s) et de décrypter les propriétés de ce dernier.
Méthodes : MEB-EDS, EPMA, LA-ICPMS, SIMS, spectroscopie Raman, tomographie à rayons X, modélisation pétrologique/géochimique.