La composition isotopique du calcium du système solaire déduite des échantillons de Ryugu

Moins de deux ans après le retour des échantillons de l'astéroïde Ryugu sur Terre par la mission japonaise Hayabusa2, de nouvelles études internationales affinent les résultats préliminaires. Dans une étude publiée en octobre dans la revue Geochemical Perspectives Letters, une équipe de cosmochimistes de l'IPGP utilise une instrumentation de pointe pour analyser finement la composition isotopique du calcium de ces échantillons. Elle montre ainsi que cette composition isotopique est proche de celle des chondrites CI et permet de retracer un pan de l'histoire de l'astéroïde Ryugu.

En décembre 2020, la sonde japonaise Hayabusa2 a ramené sur Terre 5 g d'échantillons de l'astéroïde Ryugu. Les analyses préliminaires menée par une équipe internationale, dont des chercheurs de l'IPGP, avaient montré que ces fragments ont une composition chimique globalement très proche des chondrites carbonées de type Ivuna, les météorites les plus primitives, et considérées comme ayant la composition la plus proche du Soleil.

À une exception près cependant: ces échantillons d'astéroïde sont grandement enrichis en calcium par rapport aux chondrites de type Ivuna. Pour comprendre cet excès de calcium, une nouvelle étude a été menée à l'IPGP, toujours en collaboration avec l'équipe internationale d'étude préliminaire des échantillons, afin d'analyser l'abondance isotopique du calcium dans les échantillons de Ryugu. Les abondances isotopiques conservent une signature de l'origine des éléments et leurs mesures sont utilisées en cosmochimie pour comprendre les processus ayant affectés les abondances élémentaires.

Grâce à son spectromètre de masse à source Plasma équipé d'une cellule de collision (financé en 2021 avec l'aide du programme de domaine d'intérêts majeurs de la région Île de France), premier instrument de ce type installé en France, l'IPGP est actuellement le seul laboratoire au monde capable d'effectuer actuellement des mesures ultra précise de composition isotopique du calcium sur des quantités infimes d'échantillons.

L'équipe de l'institut chargée de ces mesures a ainsi montré que la signature isotopique du calcium des échantillons de Ryugu était similaire à celle des météorites de type Ivuna et permet donc de remonter à la signature isotopique du calcium initiale du système solaire. L'étude montre également que l'enrichissement en calcium initialement mesuré était dû à un excès de minéraux carbonatées dans les échantillons de Ryugu. La formation de ces minéraux carbonatées coïncide avec un épisode majeur d'altération aqueuse sur l'astéroïde Ryugu ~5 millions d'années après la formation du système solaire, il y a donc plus de 4560 millions d'années.

Bibliographie:
The Solar System calcium isotopic composition inferred from Ryugu samples.
Geochem. Persp. Let. 24, 1-6.
https://doi.org/10.7185/geochemlet.2238