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Analyses de météorites et d'analogues de laboratoire par spectrométrie de masse et
spectroscopies IR et Raman
D. BAKLOUTI, R. BRUNETTO, L. D’HENDECOURT, EQUIPE ASTROCHIMIE INSTITUT D’ASTROPHYSIQUE SPATIALE
S. DELLA-NEGRA, M. NOUN, M. PAUTRAT INSTITUT DE PHYSIQUE NUCLÉAIRE D’ORSAY
Contexte scientifique
grains de poussières recouverts de glaces (H2O,
CO, CO2, CH3OH, H2CO, NH3)
irradiations (VUV, ions ) + réchauffements
molécules de plus en plus complexes formant des
résidus organiques réfractaires
Météorites carbonées primitives
M.O. Insoluble (structure aromatique réticulée (C et H))
M. O. Soluble (soluble et fonctionnalisée (C, H, N, O))
Système solaire
Poussières cométaires Météorites
Nuage moléculaire
chimie prébiotique
Nébuleuse primitive
astéroïdes
1. Quels liens existe-t-il entre photochimie des glaces
interstellaires (et cométaires) et MOS météoritique ? Quelles implications pour les modèles d’évolution de la nébuleuse solaire ?
2. Quels sont les ingrédients initiaux apportés par les météorites carbonées primitives à la « soupe prébiotique primordiale » ?
Focalisation sur la composante macromoléculaire
Objectifs du projet
Préparation d’échantillons météoritiques
Production du résidu organique
(irradiation de mélanges de glaces + chauffage)
Solubilisation, puis séparation et collecte des composants des mélanges organiques complexes par
HPLC
Structuration du projet
Analyses non destructives : IR / UV / Raman
Spectrométrie de masse
Analyses par spectrométrie de masse
Analyses de la météorite Paris
Paris : chondrite carbonée de type CM2 - CM3
3 mm 500 µm
Mesures :
• ToF-SIMS (LAEC/CNRS-Liban) : faisceau de Bi (25 keV, 1,3 pA), émission en mode
positif et négatif
• µ- Raman (Soleil) : 532 nm, P = 0,3 - 1 mW , objectif x 20, spot ~ 2 µm
• µ- IR en réflexion confocale (Soleil) : faisceau synchrotron, ouverture 20 µm,
référence Or, résolution 4 cm-1
Analyses de la météorite Paris
identification de minéraux et des C-aromatiques
Mesures Raman
C-aromatique visible partout au niveau de la matrice
CaCO3 + CaSO4
en proportions variables
Enstatite MgSiO3
Enstatite +
Forstérite
Forstérite Mg2SiO4
Sulfure de fer ?
Analyses de la météorite Paris
Mesures en réflexion IR
- La matrice comprend silicates anhydres et phyllosilicates
- Confirmation du mélange sulfate + carbonate
Mesures Raman ToF SIMS
- Accord entre IR/Raman et ToF-SIMS pour CaSO4
- CaCO3 : CO32- difficile à cartographier en ToF-SIMS,
mais les mesures IR/Raman montrent qu’il est bien présent dans les zones riches en Ca et pauvres en S
Les méthodes sont bien complémentaires !
400
300
200
100
0
4002000μm
Ca+MC: 500; TC: 6.647e+006
400
300
200
100
0
400
300
200
100
0
4002000μm
S-MC: 243; TC: 2.306e+006
240
200
160
120
80
40
0
400
300
200
100
0
4002000μm
Sum of: SO-, SO2-, SO3-, SO4-MC: 284; TC: 1.446e+006
250
200
150
100
50
0
Mesures Raman ToF SIMS
Mg+
Si+
Fe+
SiO2- Si- O-
Matière carbonée en Raman
Grande homogénéité des mesures au niveau des C-aromatiques de Paris
Astéroïde 24 Thémis
Rivkin et Emery, Nature 2010 Certains spectres mesurés présentent une faible bande C-H
Comparaison avec l’observation des surfaces d’astéroïdes
Paris : µ-IR en réflexion
Réflexion IR et observations spatiales
Cartographie ToF-SIMS des organiques
Paris : µ-IR en réflexion
ToF-SIMS : méthode très sensible aux contaminations de surface
nettoyage surface pendant 20s par faisceau de Bi de 25 keV et 17nA
comparaison avant/après nettoyage : polluants organiques
CxHyOz après nettoyage
Est-ce la cartographie de la matière organique soluble ?
Suite du projet
A approfondir :
- interprétation des carto en ToF-SIMS : faible sensibilité aux silicates et carbonates ? Influence de la topologie ? Comment est vu le C-aromatique ? tests avec des échantillons étalons
- cartographie des organiques : à confirmer
Tests d’extraction de la MOS de météorite (Paris) :
- solubilisation sans hydrolyse acide, sans altération du matériau macromoléculaire
- lavage préalable nécessaire (contaminants)
Analyses des résidus de labo par HPLC + spectroscopie de masse : premiers tests HPLC en cours (mise au point d’un protocole de séparation) [Collaboration avec F. Moussa et M. dePerson, LETIAM, Orsay]
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