Chers et chères collègues,
Après trois belles années à l’IAS, j’ai le grand plaisir de vous inviter à ma soutenance de thèse qui aura lieu Vendredi 20 Novembre à 10h en salle 123. Elle sera également retransmise en live sur YouTube: https://youtube.com/live/QXrScPPhAfM?feature=share
J’ai mené ma thèse dans l’équipe Système Solaire et Système planétaire et Astrochimie et Origine sous la direction de Cédric Pilorget et Rosario Brunetto, je présenterai mes travaux en francais devant un jury composé de Marco Delbo, Vinciane Debaille, Jean Duprat, Elena Dobrica et Cathy Quantin.
Pour conclure cette matinée, vous êtes chaleureusement conviés à un pot dans le hall !
Au plaisir de vous y voir,
Laura
Titre et résumé de la thèse :
Caractérisation et comparaison de la composition d’échantillons des astéroïdes primitifs Ryugu et Bennu par microscopie hyperspectrale proche-IR
La composition chimique des astéroïdes primitifs a conservé les informations de l’environnement primordial dans lequel ils se sont formés et de leur évolution. Les chondrites carbonées, analogues de ces objets, ont été largement analysées en laboratoire. En revanche, leur composition a été altérée par l’atmosphère terrestre et il demeure difficile d’établir un lien avec les classes d’astéroïdes.
Les missions de retour d’échantillons d’astéroïdes carbonés offrent une opportunité unique d’analyser des matériaux préservés de l’altération terrestre provenant d’un astéroïde identifié. En 2020, la mission Hayabusa2 de la JAXA a ramené 5,4 g d’échantillons de l’astéroïde géocroiseur (162173) Ryugu de type C avec deux collectes : une de surface (chambre A) et une de sous-surface (chambre C). Les échantillons sont préservés au centre de curation JAXA (Sagamihara, Japon) et analysés sans contamination atmosphérique par des techniques non invasives. Les mesures ont révélé une composition riche en minéraux secondaires formés par altération aqueuse sur le corps parent de Ryugu. La microscopie hyperspectrale proche infrarouge avec l’instrument MicrOmega (0,99-3,65 μm) a permis de caractériser la bande d’absorption à 2,7 μm liée à la vibration OH des phyllosilicates.
La mission OSIRIS-REx de la NASA a ramené en 2023 ∼120 g d’échantillons de l’astéroïde (101955) Bennu de type B. Grâce à un accord entre la NASA et la JAXA, 0,66 g d’échantillons de Bennu sont désormais préservés et analysés au centre de curation japonais. La disponibilité des deux collections, mesurées dans des conditions identiques avec un même instrument (MicrOmega), permet une démarche comparative inédite. J’ai ainsi cherché à évaluer la compatibilité statistique entre les populations d’échantillons de Ryugu et de Bennu et à identifier d’éventuelles différences dans leurs degrés d’altération aqueuse et spatiale. Pour cela, j’ai étudié les bandes OH et Si-O (à 10 μm) liées aux phyllosilicates grâce à la combinaison de MicrOmega et d’un spectromètre FTIR (2-13 μm).
J’ai caractérisé et comparé la position et la profondeur de la bande OH pour 715 grains individuels millimétriques de Ryugu et 209 grains de Bennu. Cette étude révèle des variations spectrales similaires entre les grains des deux collections, traduisant des variations de composition des phyllosilicates. L’analyse de la bande Si-O sur les grains de Bennu montre des variations corrélées à la bande OH, suggérant une altération spatiale. De petites différences subsistent néanmoins et suggèrent un degré d’altération aqueuse et une histoire évolutive légèrement différents entre Ryugu, Bennu et leur(s) corps parent(s). La comparaison statistique des paramètres de bande OH affirme qu’une population ne peut pas être un sous-échantillon de l’autre.
J’ai également étudié la proportion d’eau moléculaire dans les échantillons via la bande à 3 μm. Les résultats montrent que les deux collections sont appauvries en eau par rapport à leurs analogues chondritiques. J’ai néanmoins mis en évidence une variation entre les grains, suggérant une incorporation primaire hétérogène lors de l’altération aqueuse ou une redistribution secondaire liée à l’altération de surface.
Cette thèse démontre, sur des populations statistiquement significatives, que Ryugu et Bennu ont conservé des signatures spectrales traduisant des histoires évolutives différentes de leur(s) corps parent(s) et de leur surface. L’identification d’un degré d’altération spatiale plus avancé sur Bennu et d’une teneur en eau moléculaire hétérogène ouvre de nouvelles perspectives pour la compréhension des processus d’altération sur les petits corps primitifs et fournit un cadre de référence pour les études en laboratoire à l’échelle des grains et les futures missions de retour d’échantillons.
Lieu : IAS, bât. 121, salle 123
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Dear colleagues,
After three wonderful years at the IAS, I am delighted to invite you to my thesis defense, which will take place on Friday, November 20, at 10:00 a.m. in Room 123. It will also be streamed live on YouTube: https://youtube.com/live/QXrScPPhAfM?feature=share
I conducted my thesis research in the Solar and Planetary Systems and Astrochemistry and Origins team under the supervision of Cédric Pilorget and Rosario Brunetto. I will present my work in French before a committee consisting of Marco Delbo, Vinciane Debaille, Jean Duprat, Elena Dobrica, and Cathy Quantin-Nataf.
To conclude the morning, you are warmly invited to a drinks reception in the hall!
Looking forward to seeing you there,
Laura
Title and abstract:
Characterization and comparison of the composition of samples from the primitive asteroids Ryugu and Bennu using near-infrared hyperspectral microscopy
The chemical composition of primitive asteroids has preserved information on the primordial environment in which they formed and on their evolution. Carbonaceous chondrites, their meteoritic analogues, have been extensively analyzed in laboratories. However, their composition has been altered by exposure to the terrestrial atmosphere, and linking them directly to specific asteroid classes remains challenging.
Sample-return missions to carbonaceous asteroids offer a unique opportunity to analyze materials preserved from terrestrial alteration and coming from an identified parent body. In 2020, JAXA’s Hayabusa2 mission returned 5.4 g of samples from the C-type near-Earth asteroid (162173) Ryugu, through two collections: one from the surface (chamber A) and one from the subsurface (chamber C). The samples are preserved at the JAXA curation facility (Sagamihara, Japan) and analyzed without atmospheric contamination using non-invasive techniques. Measurements revealed a composition dominated by secondary minerals formed by aqueous alteration on Ryugu’s parent body. Near-infrared hyperspectral microscopy with the MicrOmega instrument (0.99-3.65 μm) enabled the characterization of the 2.7 μm absorption band associated with the OH vibration in phyllosilicates.
NASA’s OSIRIS-REx mission returned in 2023 ∼120 g of samples from the B-type asteroid (101955) Bennu. Through an agreement between NASA and JAXA, 0.66 g of Bennu samples are now preserved and analysed at the Japanese curation facility. The availability of both collections, measured under identical conditions with the same instrument (MicrOmega), enables an unprecedented comparative approach. I therefore aimed to evaluate the statistical compatibility between the sample populations of Ryugu and Bennu and to identify potential differences in their degrees of aqueous alteration and space weathering. To do so, I studied the OH and Si-O bands (at 10 μm) linked to phyllosilicates by combining MicrOmega and an FTIR spectrometer (2-13 μm).
I characterized and compared the position and depth of the OH band for 715 individual millimeter-sized grains from Ryugu and 209 grains from Bennu. This study reveals similar spectral variations between the grains of the two collections, reflecting compositional variations of the phyllosilicates. The analysis of the Si-O band on Bennu grains shows variations correlated with the OH band, suggesting space weathering. Small differences exist, however, and point to slightly distinct degrees of aqueous alteration and evolutionary histories between Ryugu, Bennu, and their parent body/bodies. The statistical comparison of the OH band parameters demonstrates that neither population can be considered a subsample of the other.
I also investigated the amount of molecular water in the samples using the 3 μm band. The results show that both collections are depleted in water compared with their chondritic analogues. Nevertheless, I demonstrated a variation between grains, suggesting either heterogeneous primary incorporation during aqueous alteration or secondary redistribution associated with surface weathering.
This thesis demonstrates, on statistically significant populations, that Ryugu and Bennu have preserved spectral signatures reflecting distinct evolutionary histories of their parent body/bodies and their surfaces. The identification of a more advanced degree of space weathering on Bennu and of a heterogeneous molecular water content between grains opens new perspectives for understanding alteration processes on primitive small bodies and provides a reference framework for grain-scale laboratory studies and future sample-return missions.