Des poussières de comètes en Antarctique ?

(d’après communiqué de presse CNRS/IN2P3)

Une nouvelle famille de particules extraterrestres, dont l’origine serait très probablement cométaire, vient d’être identifiée pour la première fois dans les neiges au centre de l’Antarctique. Découvertes par des chercheurs du Centre de spectrométrie nucléaire et spectrométrie de masse (CNRS/Université Paris-Sud 11) rattachés à l’IN2P3⁽¹⁾, ces micrométéorites, remarquablement préservées, sont constituées de matière organique contenant de petits assemblages de minéraux provenant des régions les plus froides et reculées du système solaire. Ces petites particules riches en matière organique ont pu jouer un rôle important sur la Terre primitive en y apportant les éléments chimiques indispensables à l’évolution chimique qui a conduit à l’apparition de la vie sur notre planète. Ces travaux font l’objet d’une publication dans la revue Science.

La station scientifique franco-italienne Concordia est située au Dôme C dans les régions centrales du continent Antarctique : l’un des endroits les plus isolés au monde, où la quantité de poussières d’origine terrestre est extrêmement faible. Grâce au soutien logistique de l’Institut polaire français Paul-Emile-Victor (Ipev) et de son homologue italien PNRA⁽²⁾, des chercheurs du CSNSM ont découvert une nouvelle famille de particules extraterrestres dans des couches de neige ultra propre situées à 4 mètres de profondeur à proximité de la station. L’équipe du CSNSM⁽³⁾ y a identifié des micrométéorites ultra carbonées (particules de taille inférieure à 1 millimètre contenant de 50 à 80 % de matière carbonée). Ces particules d’environ 0,1 millimètre sont sans équivalent dans les collections de matière extraterrestre disponibles en laboratoire à ce jour et ont permis une série de mesures complémentaires dans le cadre d’une collaboration entre le CSNSM, le Muséum national d’Histoire naturelle, l’Université de Lille 1 et l’École Normale Supérieure de Paris⁽⁴⁾. Les analyses par microscopie électronique en transmission ont montré que ces micrométéorites sont constituées d’une matière organique très peu altérée contenant de petits assemblages de minéraux. L’analyse par microsonde ionique, effectuée grâce au NanoSIMS (Service National) du MNHN , a révélé que sa composition isotopique de l’hydrogène⁽⁵⁾ présente des rapports deutérium/hydrogène (D/H) exceptionnellement élevés (environ 10 fois supérieurs à la valeur des océans terrestres). L’ensemble de ces résultats indique que ces particules proviennent très probablement des corps les plus lointains du système solaire ; les comètes.

Les comètes sont constituées d’un mélange de glaces et de poussières. Occasionnellement, certaines pénètrent dans le système solaire interne. À leur passage près du Soleil, l’élévation de température entraîne la sublimation massive des glaces et injecte dans l’espace interplanétaire un mélange de gaz et de grains cométaires. Certains grains de poussières croisent alors l’orbite terrestre en dérivant vers le Soleil où la plupart finissent leur course. Ce sont probablement quelques-uns de ces grains cométaires que les scientifiques du CSNSM ont découvert en Antarctique.

Jusqu’à présent, seule la mission spatiale américaine Stardust avait permis aux équipes internationales de mener des analyses minéralogiques et géochimiques sur des grains cométaires (émis par la comète 81P/Wild2 à son passage près du Soleil). Les micrométéorites découvertes à Concordia présentent de nombreuses similarités aux échantillons de la mission Stardust et, pour la première fois, elles donnent accès à des assemblages extrêmement bien préservés de minéraux et de matière organique qui étaient présents au-delà de l’orbite actuelle de Jupiter au moment où le Soleil et les planètes se formaient. Leurs compositions chimiques et isotopiques vont permettre d’appréhender les processus physico-chimiques qui étaient actifs à l’intérieur du disque de gaz et de poussières qui entourait le jeune Soleil, il y a 4,5 milliards d’années, et dans quelle mesure des apports de matière organique extraterrestre ont pu contribuer à l’apparition de la vie sur Terre.

(1) Institut national de physique nucléaire et de physique des particules du CNRS
(2) PNRA : Programma nazionale ricerche in Antartide
(3) CSNSM : Centre de spectrométrie nucléaire et spectrométrie de masse (CNRS/Université Paris-Sud 11)
(4) Il s’agit d’une collaboration entre le CSNSM, le service national NanoSIMS du Laboratoire de Minéralogie et Cosmochimie du Muséum (MNHN/CNRS), l’Unité Matériaux et Transformations de l’Université de Lille 1 (Université Lille 1/Ecole nationale supérieure de chimie/CNRS) et le Laboratoire de Géologie de l’Ecole Normale Supérieure de Paris (ENS/CNRS).
(5) L’hydrogène a deux isotopes stables : l’hydrogène (H) constitué d’un proton et le deutérium (D) constitué d’un proton et d’un neutron.

Pour en savoir plus

• Bibliographie : Extreme Deuterium Excesses in Ultracarbonaceous Micrometeorites from Central Antarctic Snow, J. Duprat, E. Dobrică, C. Engrand, J. Aléon, Y. Marrocchi, S.Mostefaoui, A. Meibom, H. Leroux, J.-N. Rouzaud, M. Gounelle and F. Robert; Science, mai 2010