Fractionnement Isotopique de l’Hydrogène par Irradiation et Diffusion dans le Disque d’Accrétion – FrIHIDDA

Il y a environ 4,55 milliards d’années, le Système Solaire s’est formé à partir de la nébuleuse protosolaire, un disque de poussière et de gaz, principalement composé d’hélium et d’hydrogène. Une grande partie de cet hydrogène a constitué le Soleil primitif et les planètes géantes (Jupiter, Saturne…). Une autre partie s’est oxydée en eau et a interagit avec la poussière du disque. Nous possédons un excellent traceur permettant d’identifier les origines, les mécanismes de formation et les interactions des différents réservoirs cosmochiquiques : le rapport isotopique de l’hydrogène (deuterium/protium ; D/H). Ce traceur apporte en outre de précieuses informations sur les conditions astrophysiques dans lesquelles le Système Solaire s’est formé. Dans ce contexte, la signature de l’eau terrestre, martienne et analysée dans les principales classes de météorite est surprenante. Elle est enrichie en deuterium d’un facteur dix, au moins, par rapport à l’hydrogène présent dans le Soleil et dans les planètes géantes. Comme le seul réservoir riche en deuterium identifié à l’heure actuelle est le milieu interstellaire, il a été proposé que l’eau terrestre ait une origine extrasolaire. Toutefois, la phase porteuse de cette eau interstellaire injectée dans le disque interne est inconnue jusqu’à présent.
D’un autre côté, le fait que le Soleil primitif et les planètes géantes possèdent un D/H plus faible que les corps planétaires rocheux gravitant entre eux suggèrent que certains processus ont fortement fractionnés les isotopes de l’hydrogène entre la phase gazeuse et la phase condensée dans cette zone interne du disque. De tels processus n’ont pas été clairement identifiés jusqu’à présent. Toutefois, de récents travaux théoriques et expérimentaux indiquent que certains processus physico-chimiques, non considérés jusqu'à présent, soient capables de fractionner les isotopes. Les principaux sont les fractionnements liés aux processus diffusifs et à l’irradiation. Cette proposition de projet ANR est dédiée à l’étude expérimentale de ces processus appliqués à la systématique D/H. Nous proposons d’étudier le comportement de solides contenant de l’hydrogène (silicates et matière organique) dans ces conditions. Ce travail permettra d’identifier de nouveaux processus majeurs de fractionnement isotopique, actifs dans la partie interne du système solaire, et qui ont affecté la poussière. Nos résultats seront ensuite utilisés afin de distinguer la contribution des fractionnements produits in situ dans la partie interne du disque, de la contribution possible de sources d’eau extrasolaires.