Formation lointaine et évolution précoce de l'astéroïde carboné Ryugu : preuves directes à partir des échantillons retournés par Hayabusa2

La mission japonaise JAXA Hayabusa2 a rapporté des échantillons de l'astéroïde primitif carboné Ryugu. Les analyses de ces échantillons par un groupe international dirigé par le Prof. Tomoki Nakamura (Univ. Tohoku, Japon), ont permis de proposer un scénario retraçant l'histoire de Ryugu, incluant sa formation lors de la fragmentation de son astéroïde parent.

Les laboratoires français impliqués sont IAS, ICP, IJCLab, ISMO (Université Paris-Saclay/CNRS), Synchrotron SOLEIL, l’IMPMC (Sorbonne-Université/CNRS/MNHN), l’IPAG (Univ. Grenoble-Alpes/CNRS), IPGP (Univ. Paris Cité/CNRS) et le LESIA (Observatoire Paris-Meudon/CNRS) avec le soutien du CNES.

Les échantillons de Ryugu contiennent des minéraux (silicates hydratés, carbonates, magnétite) ainsi que des matériaux organiques et de l'eau carbonatée. Une petite proportion des minéraux de la surface de Ryugu se sont formés proche du Soleil. Ryugu a une composition remarquablement similaire à la météorite d'Orgueil, tombée en France en 1864, qui est conservée au MNHN à Paris. Orgueil appartient à une classe rare de météorites, elle est utilisée comme référence pour la composition moyenne du système solaire. Les échantillons de Ryugu offrent ainsi un aperçu unique sur ce type de matériau primitif.

Fig.1 (A) Image microscopique optique du plus grand échantillon C0002 analysé et (B) Vue tomographique de l'intérieur de l'échantillon obtenu par analyse de micro-tomographie aux rayons X par rayonnement synchrotron à SPring-8 (Japon). On peut voir que l'ensemble de l'échantillon est composé d'un matériau à grain fin (gris).

Le champ magnétique primordial enregistré dans les minéraux magnétiques de Ryugu suggère que son astéroïde parent s'est formé dans des régions éloignées du Soleil. Une simulation numérique tenant compte des caractéristiques mesurées dans les échantillons de Ryugu, suggère que le corps parent de Ryugu faisait une taille ~100 km et s'est formé ~2 millions d'années après la formation du Système Solaire. Au cours des 3 millions d'années suivantes, sa température a atteint ~50°C, entraînant des réactions d’altération aqueuse. Par la suite, un impacteur (de taille < ~10 km) a désagrégé l’astéroïde parent. L’astéroïde Ryugu s'est ensuite agrégé à partir de matériau qui était éloigné du point d'impact.

Les résultats des recherches de l'équipe d'analyses initiales « Stone » d’Hayabusa2 (dirigée par le Prof. Tomoki Nakamura, Université de Tohoku, Japon) ont été publiés dans Science le jeudi 22 Septembre :

T. Nakamura et al., Science 10.1126/science.abn8671 (2022).

Le texte complet du communiqué de presse de la JAXA :

https://global.jaxa.jp/press/2022/09/20220923-1_e.html.

Le lien vers la news INSU:

https://www.insu.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/formation-et-evolution-de-lasteroide-carbone-ryugu

Contribution de l’IAS et du synchrotron SOLEIL :

Les équipes de l'IAS et de la ligne SMIS du synchrotron SOLEIL se sont focalisées sur l'étude de la composition minérale de différents échantillons de Ryugu, allant de petits grains de quelques microns jusqu'à des pierres de taille millimétrique. Ces travaux ont utilisé l'imagerie hyperspectrale infrarouge (2D et 3D) dans une large gamme de longueurs d'onde couplée à la microscopie Raman et à la microscopie électronique (ICMMO, CentraleSupelec), grâce à des préparations d'échantillons développés spécifiquement pour cette mission (collaboration CentraleSupelec, IEMN-Lille). Les spectres infrarouges des grains de Ryugu ont été comparés à ceux de différentes météorites primitives pour contraindre son origine et son évolution.

Contacts à l’IAS :

Rosario Brunetto

Alice Aléon-Toppani

Zélia Dionnet