Histoire du système solaire jeune enregistrée par les noyaux métalliques des planétésimaux – IronMet

L’origine et l’incorporation des éléments volatiles comme l’azote (N) et le carbone (C) dans les planètes ne sont pas bien comprises. Pourtant ces éléments jouent un rôle clé dans l’évolution géologique des planètes et l’émergence de la vie. Les planètes se sont formées par accrétion de planétésimaux, les premiers corps formés dans le système solaire, qui ont incorporé des volatiles de la nébuleuse solaire lors de leur formation. Il est donc essentiel de comprendre le mécanisme d’incorporation des volatiles dans les planétésimaux avant d’étudier la question de leurs effets sur l’évolution des planètes. La plupart des météorites de fer sont des vestiges des noyaux métalliques des premiers planétésimaux. Vu que N et C se partitionnent dans le noyau, les météorites de fer sont les échantillons les plus appropriés pour étudier l’abondance de N et C, et leur composition isotopique dans les planétésimaux.
Les noyaux liquides des mêmes planétésimaux peuvent avoir généré des champs magnétiques par effet dynamo. Bien que les études paléomagnétiques de météorites suggèrent que de nombreux planétésimaux aient pu avoir une dynamo, les processus pour générer et maintenir une dynamo dans ces corps sont mal contraints. Les météorites de fer contiennent un minéral ferromagnétique appelé tetrataenite, qui se forme des dizaines de millions d’années après la naissance du système solaire. L’enregistrement paléomagnétique de ce minéral, qui reflète l’intensité du champ magnétique ancien, est notre seule source d’information sur l’activité magnétique des planétésimaux. Cependant, l’interprétation de ces enregistrements magnétiques est limitée par notre mauvaise connaissance du mécanisme par lesquels la tetrataenite s’aimante. Il est donc crucial de comprendre ce mécanisme afin de contraindre l’activité magnétique des planétésimaux.
Le projet IronMet concerne ces différentes questions et a deux objectifs principaux : comprendre les mécanismes d’incorporation de N et C dans les météorites de fer, et comprendre le mécanisme par lequel la tetrataenite acquiert son aimantation. Nous proposons une combinaison innovante de techniques de très haute résolution spatiale. Nous utiliserons la tomographie par sonde atomique, la spectrométrie de masse à l’échelle nanométriques (nanoSIMS) et la technique synchrotron XPEEM pour tester des hypothèses essentielles sur la distribution et la mobilité de N et C dans les météorites de fer, le mécanisme d’acquisition de la tetrataenite, et l’influence possible de ces volatiles sur ce mécanisme.
IronMet combine des expertises en planétologie, paléomagnétisme et sciences des matériaux, jusqu’à l’échelle atomique. Ce projet interdisciplinaire aura des implications variées. Les questions liées à l’incorporation des éléments volatiles essentiels au développement de la vie dans les planètes telluriques dans le système solaire primitif sont particulièrement d’actualité : nos résultats contribueront à comprendre ces processus et identifier les biais dans l’interprétation des données acquises à l’échelle macroscopique. L’enregistrement paléomagnétique des météorites contenant de la tetrataenite est essentiel pour comprendre l’histoire magnétique et thermique des planétésimaux : nos résultats amélioreront sensiblement l’interprétation de ces enregistrements. Les météorites de fer sont de plus en plus reconnues comme la nouvelle frontière pour l’étude des environnements et des processus les plus anciens du système solaire. D’autre part, IronMet contribuera à former une nouvelle génération de scientifiques dans ce domaine, suite à la récente disparition de nombreux pionniers dans ce domaine. Enfin, IronMet contribuera à l’effort national pour faire de la France un acteur majeur dans le domaine de la tomographie par sonde atomique et ses applications aux géosciences. Les trois partenaires sont reconnus internationalement pour leurs expertises sur les météorites, le magnétisme, la géochimie isotopique et les sciences des matériaux.