Offre de thèse : Composition élémentaire et isotopique des particules de la comète Tchouri

La mission Rosetta a étudié la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko d’Août 2014 à Septembre 2016. Cette mission spatiale a eu un grand retentissement scientifique et continue d’alimenter de nombreuses questions scientifiques concernant notre compréhension des comètes, des petits corps glacés, et de façon plus large, celle de l’histoire de la formation du système solaire. Un grand nombre de données reste à exploiter, afin aussi d’affiner nos connaissances préparer au mieux les objectifs des futures missions spatiales.

Durant la mission Rosetta, l’instrument COSIMA (COmetary Secondary Ion MassAnalyzer) a collecté, photographié, puis analysé par spectrométrie de masse, de nombreuses particules émises par le noyau de la comète 67P. Ces mesures constituent un ensemble de données inestimables qui révèlent la composition chimique des particules cométaires auxquelles ni les observations à distance ni les autres instruments de la mission ne permettent d’accéder. Les premières analyses des données de COSIMA ont notamment permis de montrer que les particules cométaires sont des poussières primitives extrêmement riches en matière organique. Nous avons également réalisé une étude statistique concernant l’abondance d’éléments tels que H, C, Na, Mg, Al, Si, K, Ca et Fe dans environ 200 particules différentes. Cette étude ne s’est concentrée que sur l’analyse des spectres de masse d’ions positifs mesurés par COSIMA. Cependant, certains rapports élémentaires et isotopiques cruciaux tels que O/Si, S/Si, N/C et D/H, ne peuvent être déterminés de manière fiable qu’à partir de l’analyse des spectres demasse des ions négatifs.

L’objectif de cette thèse sera d’investiguer la composition élémentaire et isotopique du plus grand nombre possible de particules à partir de leurs spectres de masse d’ions négatifs mesurés par COSIMA. Cette thèse viendra donc compléter et finaliser le travail effectué à partir du mode de mesure d’ions positifs. Grâce à la quantification de l’oxygène (O) et du soufre (S) qui sont des éléments abondants et clés de la matière primitive, nous visons une meilleure compréhension de la minéralogie et de la chimie des particules cométaires. Il s’agira en particulier, d’étudier les variations d’abondance de ces deux éléments entre particules. Ces variations seront mises en regard des répartitions et abondances déjà déterminées pour les autres éléments majeurs de cette matière cométaire, et plus spécifiquement celles du carbone (C), élément dominant la matière organique, et celles du silicium (Si) et de fer (Fe) dominant les phases minérales. De plus, les rapports N/C, H/C et D/H permettront de mieux contraindre la nature et les conditions de formation de la matière organique cométaire. Ces abondances élémentaires permettront également de préciser les processus physico-chimiques auxquels la matière cométaire a été soumise.

Le ou la doctorant.e aura une formation en (astro-)physique et/ou en chimie et/ou en géochimie et sera motivé pour le traitement et l’analyse de données. Toute compétence ou expérience particulière dans ce domaine sera appréciée.

La thèse est financée par le projet ANR « COM and MIN ». Elle se déroulera au Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA) à Créteil sous la direction de Nicolas Fray (LISA – Créteil) et la co-direction de Donia Baklouti (IAS – Institut d’Astrophysique Spatiale – Orsay). Ce travail se fera en étroite collaboration avec Hervé Cottin (LISA – Créteil) et différents membres de l’équipe scientifique de l’instrument COSIMA.

Contact : nicolas.fray@lisa.ipsl.fr et donia.baklouti@universite-paris-saclay.fr