Origines et évolutions de l’azote sur les planétésimaux du système solaire : étude de la nature et de la composition isotopique des phases azotées des chondrites carbonées

L'incorporation et l'évolution de l'azote (N) dans le système solaire jeune, ainsi que sur la Terre primitive, demeurent des processus encore mal compris. Des questions persistent quant à la nature et à la distribution des phases azotées qui étaient présentes dans le disque protoplanétaire, et qui sont aujourd’hui présentes sur les petits corps, vestiges du disque protoplanétaire, et par extension, dans les cosmomatériaux. Actuellement dans la littérature, il est communément admis que dans les chondrites carbonées et les comètes, la majorité de l'azote se trouve sous forme de matière organique réfractaire. Cependant, de l'azote sous forme d'ammonium (NH4+) a été identifié par spectroscopie sur divers objets et récemment quantifié dans les échantillons de Ryugu rapportés sur Terre par la mission Hayabusa2. Les chondrites carbonées étant les météorites primitives les plus riches en matières volatiles, la nature et la composition isotopique de leurs phases azotées sont des données clés pour étudier l'origine et l'évolution de l'azote dans le système solaire jeune. Quelles sont les phases azotées présentes dans les chondrites carbonées ? Comment l'azote est-il réparti entre NH4+, la matière organique soluble et insoluble ? Ces phases azotées ont-elles été formées et/ou incorporées au même endroit dans le disque protoplanétaire et/ou au même moment dans les corps parents des chondrites carbonées ?Pour répondre à ces questions, l’objectif de mes travaux de thèse était de développer un protocole expérimental permettant l’analyse des abondances et compositions isotopiques de l’azote du bulk, de la matière organiques insoluble (IOM) et de NH4+ de chondrites carbonées.Dans les chondrites étudiées (3 CI, 2 C2-ung, 7 CM, 6 CR), l’azote total est réparti principalement entre deux fractions : l’IOM (42 % de l’azote total en moyenne) et une fraction d’azote non-analysée, probablement composée d’azote soluble dans les acides et/ou d’IOM perdue (43 % de l’azote total en moyenne). Les CIs semblent être les chondrites les plus riches en NH4+, avec 1/4 de leur azote total présent dans cette phase. Le NH4+ extrait a un d15N de +72 ± 9 ‰ dans Orgueil et entre +49 ‰ et +237 ‰ dans Ivuna and Alais, confirmant son origine extraterrestre. Le d15NH4+ des CMs et CRs n’a pas pu être contraint avec précision et pourrait être compris entre -4 ‰ et +184 ‰ pour les CMs et entre +121 ‰ et +1000 ‰ pour les CRs. Le NH4+ extrait des CIs, C2-ung, CMs et CRs pourrait être présent sous formes de sels et/ou dans des sites minéraux organiques et/ou inorganiques. Il pourrait provenir de la décomposition d’IOM et/ou d’acides aminés et/ou pourrait être le traceur des glaces et hydrates de NH3 accrétés sur les corps parents des chondrites carbonées.Malgré les limitations expérimentales, il semblerait que la CM Winchcombe et la CI Orgueil possèdent un d15NH4+ et des abondances en matrice et phyllosilicates similaires. Cela suggère que les corps parents de ces météorites ont pu incorporer leur ammonium d’un même réservoir dans le système solaire, et/ou que de la matière CI ait été mélangée avec de la matière CM lors de l’évolution du système solaire. Les CRs semblent se distinguer des CIs, C2-ung et CMs, notamment par un enrichissement en 15N des phases azotées étudiées. Les compositions isotopiques de l’azote des CRs se rapprochent de celles des objets du système solaire externe, suggérant une potentielle origine cométaire de ces météorites. J’ai identifié de nouveaux développements expérimentaux qui permettront d’affiner ces recherches et d’apporter de nouveaux éléments de réponse sur les processus d’incorporation et d’évolution de l’azote dans le système solaire.