Cometary grains in the laboratory: first results of the Stardust mission.
Des grains cométaires en laboratoire: premiers résultats de la mission Stardust.
Résumé
My thesis is dedicated to SXRM (Synchrotron X-Ray Microscopy) and µ-FTIR (micro Fourier Transformed InfraRed) analyses of comet Wild 2 samples brought back to Earth by the Stardust mission. SXRM experiments allowed the study of both the elemental composition of Wild 2 grains and their slowing down into the aerogel. A XANES study at the edge of iron shows that the information concerning the incident particle is preserved in the terminal particle found at the end of the track. Fluorescence mappings were used to determine the elemental composition of comet Wild 2, showing that, normalised to iron, Ca, Ti, Cr, Mn, Ni, Ge and Se are present in chondritic abundances. Enrichments in Cu, Zn and Ga are observed, indicating that at least a part of the refractory phase of Wild 2 formed during a late stage of nebular condensation from a gas phase depleted in most refractory elements. Sulphur seems depleted, which is surely a clue for an incomplete condensation process, stopped before all the sulphur is condensed. The µ-FTIR study coupled to Raman studies of grains extracted from the aerogel shows that organic matter in Wild 2 is dominated by aromatic rings linked together by aliphatic chains. The study of the 3.4 µm band shows that the aliphatic chains are longer (or less branched) than in IDPs and grains from the interstellar medium (ISM). Comparison with observations of the diffuse ISM reveals that organic matter in Wild 2 is clearly not interstellar and appears simpler than that contained in interstellar grains.
Ma thèse porte sur l'analyse par SXRM (Synchrotron X-Ray Microscopy) et spectroscopie µ-FTIR (micro Fourier Transformed InfraRed) des échantillons de la comète Wild 2 collectés par la mission Stardust. Les analyses SXRM ont permis de déterminer la composition élémentaire des grains de Wild 2, tout en étudiant leur ralentissement dans l'aérogel. Une étude XANES (X-Ray Absorption Near Edge Structure) au seuil du fer d'analogues des échantillons Stardust a permis de valider la méthode de collecte des grains en se basant sur l'état d'oxydation du fer. Malgré l'élévation de température subie par la particule lors de son entrée dans l'aérogel, les informations concernant la particule incidente, en particulier concernant sa minéralogie, sont préservées dans la particule finale. Des cartographies de µ-fluorescence X ont permis de déterminer la composition élémentaire des grains de Wild 2. Les abondances élémentaires, normalisées au fer, sont chondritiques pour Ca, Ti, Cr, Mn, Ni, Ge, et Se. Un enrichissement en Cu, Zn et Ga est en revanche observé et indiquerait qu'au moins une partie de la matière réfractaire de Wild 2 s'est formée tardivement, à partir d'un gaz appauvri en les éléments les plus réfractaires. Le soufre semble quant à lui sous-abondant, ce qui signe sans doute un processus de condensation incomplet, stoppé avant que la totalité du soufre ait pu se condenser. L'analyse par µ-FTIR, complétée par de la spectroscopie Raman, de grains extraits de l'aérogel montre que la matière organique de Wild 2 est dominée par la présence d'îlots de carbone aromatique reliés entre eux par des ponts aliphatiques. L'étude de la bande à 3.4 µm montre que les chaînes aliphatiques sont plus longues (ou moins ramifiées) que dans les IDPs et les grains du milieu interstellaire (MIS). La comparaison avec les observations du MIS diffus montre que la matière organique de Wild 2 n'est clairement pas interstellaire et semble plus simple que celle contenue dans les grains du MIS.
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