INGMAR

Le projet INGMAR (IrradiatioN de Glaces et Météorites Analysées par Réflectance VIS-IR) permet l’irradiation ionique de glaces, météorites ou analogues planétaires ainsi que leur analyse par réflectance VIS-NIR in situ. La chambre à vide est installée sur le séparateur d’isotopes SIDONIE de la plateforme MOSAIC de l’IJCLab.

Le rôle de l'IAS

La majorité des petits corps du système solaire subit une altération de surface (« space weathering ») due à l’irradiation par les particules du vent solaire et du rayonnement cosmique de plus haute énergie. L’interprétation des spectres en réflectance observés exige de comprendre les mécanismes et processus déterminant l’évolution de telles surfaces. Les expériences de laboratoire simulant l’altération spatiale des petits corps et les variations spectrales correspondantes apportent de précieuses contraintes à cette problématique.
Avant 2010, la majorité des expériences d’étude de cette altération dans le VIS-NIR a été effectuée sur des objets à albédo élevé (contexte des retours d’échantillons lunaires puis de l’astéroïde Itokawa). En revanche, très peu d’études ont été dédiées aux corps de faible albédo (riches en matière carbonée). Le projet INGMAR (mis en service en 2015) a été initialement pensé pour combler ce manque de données expérimentales en développant une activité de laboratoire consacrée à l’irradiation ionique de glaces et météorites riches en carbone, et à leur analyse par réflectance VIS-NIR in situ. Cela se situait dans un contexte international très favorable, notamment grâce aux missions spatiales de retour d’échantillons d’astéroïdes carbonés Hayabusa 2/JAXA et OSIRIS-REx/NASA. L’expérience a permis de montrer l’influence de la composition initiale des échantillons sur la réponse spectrale aux irradiations.

Légende = Influence de la composition initiale sur la réponse spectrale à l’irradiation aux ions. Les objets plus riches en silicates anhydres (gauche) vont voir leur surface s’assombrir (haut) et leur spectre « rougir » (augmentation de la pente vers les grandes longueurs d’onde ; bas) plus la dose d’irradiation est importante. AU contraire des objets plus carbonés (et enrichis en matière hydratée ; droite) qui ont un comportement spectral opposé avec un éclaircissement de la surface et une pente plus « bleue ». Figure adaptée de Lantz et al. 2017.

Nous avons depuis mené des projets sur de nombreux corps du Système solaire, bien souvent pour apporter un support à l’interprétation des données de missions spatiales. Nous avons ainsi étudié des analogues des OTNs (JWST/NASA), de Mercure (BepiColombo/ESA-JAXA) ou de Phobos (MMX/JAXA), entres autres.    De futures expériences nous permettront de fournir un support fondamental à la mission JUICE (ESA). Nous développons de plus un système de porte-échantillon permettant l’irradiation de grains millimétriques (et non pas centimétriques comme fait jusqu’à présent).

Nous étendons nos analyses grâce à d’autres techniques (IR moyen et lointain, Raman, MEB, MET, …) afin d’avoir une meilleure compréhension minéralogique et chimique des processus en question.

Ce programme a reçu un soutien financier du programme RD du labex P2IO (Physique des 2 Infinis et des Origines) et du Programme National de Planétologie (PNP). Nous recevons de plus un soutien régulier de la part du CNES.

En opération

  • Avant 2010 : Les études sur l’altération spatiale (space weathering) se concentrent principalement sur des objets à albédo élevé (ex. : échantillons lunaires, astéroïde Itokawa).

  • 2015 : Mise en service du projet INGMAR pour répondre au manque de données expérimentales sur les corps à faible albédo (riches en matière carbonée). Déploiement de la chambre à vide sur le séparateur d’isotopes SIDONIE (plateforme MOSAIC, IJCLab).

  • 2015–2026 :

    • Réalisation d’expériences d’irradiation ionique de glaces, météorites et analogues planétaires, couplées à des analyses par réflectance VIS-NIR in situ.
    • Publication des résultats (ex. : figure adaptée de Lantz et al., 2017) montrant l’influence de la composition initiale sur la réponse spectrale.
    • Soutien aux missions spatiales :
      • Hayabusa 2 (JAXA) et OSIRIS-REx (NASA) : Retour d’échantillons d’astéroïdes carbonés.
      • BepiColombo (ESA-JAXA) : Étude de Mercure.
      • MMX (JAXA) : Étude de Phobos.
    • Développement d’un système de porte-échantillon pour l’irradiation de grains millimétriques (au lieu de centimétriques).
    • Extension des analyses avec des techniques complémentaires (IR moyen/lointain, Raman, MEB, MET).
    •  

  • 2026 :

    • Statut actuel : Projet en cours.
    • Préparation du soutien à la mission JUICE (ESA).
    • Poursuite des expériences et des collaborations avec les missions spatiales.
  1. Contexte initial (avant 2010) :
    • Focus sur les objets à albédo élevé (Lune, Itokawa).
    • Peu d’études sur les corps carbonés (faible albédo).
  2. Lancement du projet (2015) :
    • Développement d’une chambre à vide sur la plateforme MOSAIC (IJCLab).
    • Intégration au séparateur d’isotopes SIDONIE pour les expériences d’irradiation ionique.
    • Objectif : Étudier l’influence de la composition initiale des échantillons sur leur réponse spectrale.
  3. Résultats marquants :
    • Démonstration de l’impact de la composition sur la réponse spectrale :
      • Objets riches en silicates anhydres : Assombrissement de la surface et « rougissement » du spectre (augmentation de la pente vers les grandes longueurs d’onde) avec l’irradiation.
      • Objets carbonés/hydratés : Éclaircissement de la surface et pente plus « bleue ».
    • Publication des résultats.
  4. Extensions méthodologiques :
    • Développement d’un système de porte-échantillon pour les grains millimétriques (au lieu de centimétriques).
    • Analyses complémentaires :
      • Spectroscopie IR moyen et lointain.
      • Raman, MEB (Microscopie Électronique à Balayage), MET (Microscopie Électronique en Transmission).
  5. Soutien aux missions spatiales :
    • Hayabusa 2 (JAXA) et OSIRIS-REx (NASA) : Retour d’échantillons d’astéroïdes carbonés.
    • BepiColombo (ESA-JAXA) : Étude de Mercure.
    • MMX (JAXA) : Étude de Phobos.
    • JUICE (ESA) : Future mission vers Jupiter (soutien en cours).

SIDONIE, VIS-NIR, Raman, MEB, MET

Contacts

Référents (scientifiques et techniques)

  • Rosario Brunetto, Chargé de recherches, Équipe Astrochimie & Origines
  • Cateline Lantz, Astronome-adjoint, Équipe Physique du système solaire et des systèmes planétaires
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