Offre de thèse : Origine de l’azote dans le système solaire et sur la Terre primitive

Thèse financée par le PEPR Origins et l’OSUG d’octobre 2025 à 2028.

Encadrée par Lydie Bonal et Olivier Poch dans l’équipe Planéto de l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble.

Titre complet : Origine de l’azote dans le système solaire et sur la Terre primitive : Ammonium, nitrate et matière organique dans les chondrites carbonées et les échantillons astéroïdaux retournés sur Terre.

Résumé du projet de thèse

L’incorporation et l’évolution de l’azote depuis les environnements pré-stellaires jusqu’à la formation du système solaire, sa répartition au sein des différents corps du système solaire, et notamment l’origine de l’azote terrestre, sont très mal compris. Comment l’azote a-t-il été apporté lors de la formation et de la jeunesse des planètes par les planétésimaux dont les comètes et astéroïdes sont les reliques, sous quelle(s) forme(s) était cet azote ? Des découvertes récentes suggèrent que ces objets auraient pu y délivrer une quantité significative d’azote sous forme d’ammonium (NH₄⁺, présent dans des sels, phyllosilicates, ou grains organiques). Or, très peu d’études ont recherché l’ammonium dans les chondrites carbonées, les météorites les plus riches en éléments légers et ayant des compositions élémentaires les plus proches du Soleil, donc les plus primitives du point de vue de la composition élémentaire. Pour améliorer notre compréhension de l’origine et de l’évolution de l’azote lors de la formation du système solaire, et des parentés entre météorites et petits corps, il est important d’étudier la présence, la quantité et l’origine de l’ammonium contenu dans ces chondrites carbonées. Entre 2021 et 2024, un travail de thèse, réalisé grâce à une collaboration transdisciplinaire entre l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (IPAG) et l’Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), a permis de quantifier l’ammonium et de caractériser son rapport isotopique ¹⁴N/¹⁵N dans différentes chondrites carbonées CI, CR, CM, C2-ung, obtenant plusieurs résultats prometteurs. Nous souhaitons poursuivre ces travaux avec une nouvelle thèse, visant à analyser non seulement des chondrites carbonées mais aussi des échantillons astéroïdaux retournés sur Terre, en particulier ceux de Bennu. L’aspect novateur de ces analyses est d’établir le bilan de l’azote dans les chondrites carbonées et les échantillons retournés, c’est-à-dire la contribution de chaque phase azotée à l’azote total. De plus, les mesures du rapport ¹⁴N/¹⁵N de NH₄⁺, NO₃^– ainsi que des molécules organiques solubles et insolubles révèlent les origines, évolutions, et éventuelles parentés de ces différentes phases porteuses d’azote.

Cette thèse aura pour objectifs (1) de contraindre plus précisément l’abondance, l’origine et la composition isotopique de l’azote des ions NH₄⁺ et NO₃^– extraits des chondrites carbonées (CI, CM, CR, C2-ung), (2) de déterminer le bilan de distribution de l’azote au sein de ces chondrites carbonées en établissant un protocole expérimental permettant d’extraire successivement les phases porteuses de l’azote (NH₄⁺, NO₃^–, molécules organiques solubles et insolubles) sur un même échantillon, puis (3) de réduire la masse nécessaire pour permettre l’analyse d’échantillons de l’astéroïde Bennu.

Les extractions des phases porteuses de l’azote par broyage, lessivage, éventuellement gel-dégel, ainsi que les analyses élémentaires et isotopiques de l’azote total et de l’azote des phases organiques par spectrométrie de masse à rapport isotopique seront effectuées à l’IPAG. Les analyses de l’abondance et de la composition isotopique de l’azote de NH₄⁺ et NO₃^– seront effectuées par chromatographie ionique et spectrométrie de masse à l’IGE.

Plus de détails sur le sujet de thèse sont disponibles ici.

Thématiques
Origine et évolution de l’azote dans le système solaire jeune
Missions spatiales de retour d’échantillons
Astrophysique expérimentale, Analyse de cosmo-matériaux, Cosmochimie, Géochimie élémentaire et organique

Profil et compétences recherchées

La candidate ou le candidat devra posséder des notions en chimie environnementale ou géochimie, sciences de l’environnement, ou cosmochimie, et avoir les capacités pour entreprendre un travail en chimie analytique (techniques d’extraction, d’analyse via chromatographie ionique, spectrométrie de masse). Elle ou il devra donc se sentir à l’aise dans un laboratoire de chimie, et devra être motivé(e) par le travail expérimental, paré(e) à surmonter ses difficultés inhérentes. Elle ou il sera prêt(e) à travailler dans deux laboratoires distincts mais voisins, au contact de deux équipes différentes principalement à l’IPAG, mais aussi à l’IGE. Elle ou il maîtrisera l’anglais scientifique écrit et parlé, afin de communiquer au sein des équipes de recherche, de diffuser les résultats de ses travaux lors de conférences, et de les publier dans des journaux scientifiques.

Pour candidater

Merci de contacter Olivier Poch (olivier.poch@univ-grenoble-alpes.fr) et Lydie Bonal (lydie.bonal@univ-grenoble-alpes.fr) avant le 14 mai pour obtenir toute information supplémentaire et postuler avec un CV, une lettre de motivation, un rapport d’un stage précédent, et les bulletins de notes du L3 au M2.