Cosmomatériaux du Milieu Interstellaire au Système Solaire : Multi-diagnostics Experimentaux – COSMISME

Pousser la caracterisation d'analogues de poussieres interstellaires et de materiaux extraterrestres collectés au moyen d'une large gamme de techniques spectroscopiques, afin de déchiffrer les relations existant entre les structures et les possibles voies de formation physico-chimiques et leur evolution

- microspectroscopie Infrarouge et Raman couplées des UCAMMs, menant à la caractérisation de la structure et de la composition de leur matière organique.
- Rôle de l'irradiation ionique dans la modification des matériaux carbonés analogues de la poussière carbonée interstellaire
- Mise en évidence du rôle de la structure des unités structurelles polyaromatiques dans les spectres astrophysiques
- Analyse d'acides aminés dans la météorite Paris

Intercompare les spectres d'analogues de poussières et de (micro-)metéorites, et les interprétations entre elles ainsi que les connaissances obtenues par l'analyse dans d'autres champs. Les matériaux extraterrestres seront en particulier mis en regard d'observables disponibles et des demandes actives sur des telescopes pour des demandes de temps de telescopes envisagées.

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L’origine et l’évolution de la matière carbonée extraterrestre solide sont les objectifs centraux de cette proposition. La poussière interstellaire provient des enveloppes froide d’étoiles de type tardif, passe dans le milieu interstellaire (MIS), entre dans les nuages moléculaires ou l’effondrement des nuages est responsable de la formation des étoiles, des disques circumstellaires, des nébuleuses primitives et éventuellement des planètes. A chacun de ces événements, une large gamme de processus physiques et chimiques modifient les matériaux solides : l’interaction avec le rayonnement, les particules énergétiques, les réactions de surface, la formation et la photochimie des glaces, la sublimation/condensation de grains depuis les volatiles et/ou matériaux réfractaires, la fabrication d’entités moléculaires complexes de nature organique. Ceux-ci sont observés en astrophysique depuis le domaine visible (altération spatiale modifiant la composition, donc la réflectance des surfaces des petits corps), l’infrarouge vibrationnel (donnant accès à la composition structurelle et moléculaire des surfaces), jusqu’au millimétrique traçant le pic d’émission de la poussière froide ainsi que la détection des molécules en phase gazeuse. A ces observations, nous devons maintenant inclure l’analyse de matériaux collectés extraterrestres, issus de la nébuleuse proto-solaire lorsque de nombreux corps, comètes, astéroïdes, planétésimaux et planètes telluriques se sont formés en un temps relativement court.

La matière primitive, exempte de tout processus d’altération a peut-être diffusé dans la nébuleuse solaire et s’est incorporée dans des parties des matériaux collectés et observés aujourd’hui. Cependant, les résultats de la mission Stardust ont confirmé que la nébuleuse a traversé un épisode de mélange radial intense. Une partie de la matière s’est approchée du soleil jeune, a subie des altérations thermique, des irradiations et pourrait jusqu’à avoir été réinitialisée dans une phase atomique puis re-condensée. Des processus dans les corps parents résultants peuvent également avoir modifié la structure et la composition chimique de la matière solide carbonée. Il s’avère donc une tâche difficile de dresser une histoire de filiation entre les différents matériaux accessibles aux astronomes, bien qu’une telle tâche doive être considérée comme prioritaire pour comprendre la formation de notre système solaire.

Les simulations de la phase solide du MIS et de la nébuleuse proto-solaire et de leur évolution peuvent être effectuées en laboratoire. Celles-ci, au travers de différentes méthodes d’analyse (spectroscopie UV/Vis/IR, Raman, spectrométrie de masse, HRMET, composition élémentaire, GCMS), permettent d’éclairer les interactions complexes entre les processus physiques et chimiques agissant dans le milieu interstellaire diffus, durant la phase de nébuleuse solaire primitive et par la suite les processus affectant la matière libérée par les corps parents contemporains.

Nous souhaitons, dans cette proposition, pousser la caractérisation des analogues de poussières au moyen d’un large panel de techniques spectroscopiques complémentaires, dans le but de déchiffrer les relations liant les structures, leurs voies de formation physico-chimiques et d’évolution. En synergie entre partenaires et collaborateurs, nous préparerons et analyserons d’authentiques micrométéorites extraterrestres collectées en Antartique, en se focalisant sur leur contenu organique. Nos analyses multi-techniques combinées permettront de définir ce que les simulations d’analogues en laboratoire peuvent apporter pour comprendre le passé du système solaire (MIS, mélange radial, altération). L’un des objectifs clés est d’identifier, dans la diversité des structures physico-chimiques rencontrées, celles qui seraient spécifiques voire uniques concernant un processus ayant lieu dans ce scenario complexe, ou sinon qui puisse être opposé pour invalider un scénario proposé.