Soutenance de thèse de SERRA Coline
Titre de thèse
Altération hydrothermale dans les corps primitifs du Système Solaire: comprendre l'interaction et l'évolution de la matière organique avec les minéraux.
Hydrothermal alteration in the primitive bodies of the Solar System: understanding the interaction and evolution of organic matter with minerals.
Résumé de la thèse
Les astéroïdes sont des corps primitifs formés à partir des premiers solides et de la matière organique (MO) présents dans le disque protosolaire. L'étude des chondrites, une classe particulière de météorites issues de la fragmentation de petits astéroïdes non différenciés, a révélé que certains de ces corps primitifs ont subi des épisodes d'altération aqueuse. Cette altération est mise en évidence par l'assemblage minéralogique des chondrites. Parmi les chondrites, la sous-classe des chondrites carbonées (CC) sont riches en carbone et peuvent contenir jusqu'à 4 % en masse de MO.
Ma thèse s'intéresse à cette MO et à son évolution au cours des processus d'altération aqueuse, en posant plusieurs questions clés : dans quelle mesure la MO a-t-elle évolué pendant l'altération aqueuse ? Cette évolution est elle aussi évidente que la transformation des minéraux ? La présence et l'altération simultanée de minéraux primaires influencent-elles la diversité moléculaire observée après altération ?
Pour répondre à ces questions, dans un premier temps, nous avons étudié la matière organique soluble de la chondrite carbonée Asuka 12236, caractérisée par un faible degré d'altération. Puis nous l'avons comparée à celle de trois autres chondrites plus altérées : Paris, Murchison et Aguas Zarcas. Bien que des indices de primitivités aient été identifiés dans la SOM d'Asuka 12236, cette étude souligne que les composés organiques chondritiques peuvent subir des transformations rapides lors d'un processus d'altération aqueuse de courte durée, tandis que la minéralogie reste à peine affectée. Dans un second temps, des expériences en laboratoire ont été menées pour synthétiser des
analogues chondritiques pré-altération, afin d'étudier en détail l'évolution d'un analogue
comprenant matière organique et minéraux soumis à des conditions hydrothermales. Ces
analogues intègrent les sources hypothétiques de MO retrouvées dans les CC ainsi qu'un
assemblage de minéraux primaires. Les mélanges de divers minéraux avec ces sources de
matière organique sous conditions hydrothermales ont montré que la MO subissait des
modifications importantes, aboutissant à une grande diversité moléculaire influencée par la nature des minéraux. De plus, la formation in situ des minéraux secondaires est également modifiée par la présence de MO. L'évolution du système organo-minéral résulte alors de l'interaction mutuelle entre ces deux composantes au cours du processus d'altération, et non simplement de la somme de leurs effets individuels.
Thesis resume
Asteroids are primitive bodies formed from the first solids and organic matter (OM) present in the protoplanetary disk. The study of chondrites, a particular class of meteorites resulting from the fragmentation of small, undifferentiated asteroids, has revealed that some of these primitive bodies underwent episodes of aqueous alteration. This alteration is evidenced by the mineralogical assemblage of the chondrites. Among chondrites, the subclass of carbonaceous chondrites (CCs) are rich in carbon and can contain up to 4wt.% OM.
My thesis focuses on this OM and its evolution during aqueous alteration processes, addressing several key questions: To what extent did OM evolve during aqueous alteration? Is this evolution as evident as the transformation of minerals? Does the presence and simultaneous alteration of primary minerals influence the molecular diversity observed after alteration?
To answer these questions, we first studied the soluble organic matter in the carbonaceous chondrite Asuka 12236, which is characterized by a low degree of alteration. We then compared it with three more altered chondrites: Paris, Murchison, and Aguas Zarcas. Although signs of primitiveness were identified in the SOM of Asuka 12236, this study highlights that chondritic organic compounds can undergo rapid transformations during short-term aqueous alteration, while the mineralogy remains barely affected.
Secondly, laboratory experiments were conducted to synthesize pre-alteration chondritic
analogs in order to study in detail the evolution of an analog comprising organic matter and minerals subjected to hydrothermal conditions. These analogs incorporate the hypothetical sources of OM found in CCs as well as an assembly of primary minerals. Mixtures of various minerals with these sources of organic matter under hydrothermal conditions have shown that OM undergoes significant modifications, resulting in a wide molecular diversity influenced by the nature of the minerals. Moreover, the in-situ formation of secondary minerals is also modified by the presence of OM. The evolution of the organo-mineral system thus results from the mutual interaction between these two components during the alteration process, rather than simply the sum of their individual effects.