L’analyse des échantillons de Ryugu et de Bennu livre des informations précieuses sur la chimie de l’azote dans le système solaire primitif
Une équipe de scientifiques de l’IAS a identifié une phase de phyllosilicates riches en ammonium (NH4+) dans les échantillons collectés à la surface des 2 astéroïdes Ryugu et Bennu. C’est une première pour ce type de matériau extraterrestre. Cette découverte, publiée dans Nature Communications, démontre que l’ammonium est un maillon important de la chimie de l’azote pour tous les petits corps dits « primitifs », qu’ils soient des astéroïdes carbonés ou des comètes.
Ryugu et Bennu sont deux astéroïdes géocroiseurs. Tous deux font partie des astéroïdes carbonés ; des petits corps, vestiges du système solaire primitif. Etudier leur composition permet de comprendre comment la matière s’est formée, a évolué et s’est distribuée dans le système solaire.
L’analyse des échantillons des astéroïdes Ryugu et Bennu collectés par les missions spatiales
Hayabusa2 (JAXA) et OSIRIS-REx (NASA) a ainsi permis des avancées majeures sur ces questions, grâce notamment, à quelques découvertes inattendues. Parmi ces dernières, des travaux dirigés par des scientifiques de l’IAS et impliquant une large collaboration internationale, viennent d’être publiés dans Nature Communications. Ils ont permis d’identifier dans les 2 collections et pour la première fois dans ce type de matériau extraterrestre, la présence de phyllosilicates riches en ammonium (NH4+). C’est en s’interrogeant sur l’origine de cet ammonium et sur les processus physico-chimiques qui ont mené à la formation de cette phase particulière, que cette découverte contribue de façon déterminante à préciser l’histoire de ces petits objets et celle de la matière qui les constitue.
La découverte de ces phyllosilicates riches en ammonium a été possible grâce à une analyse détaillée des spectres infrarouges mesurés de façon systématique sur l’ensemble des échantillons de la collection de Ryugu, ainsi que sur une fraction de ceux de la collection de Bennu. Ces échantillons sont tous conservés à l’ISAS (Japon), en salles blanches, et à l’abri de tout contact avec l’atmosphère terrestre. Dans ce centre de conservation, se trouve l’instrument MicrOmega qui est un microscope hyperspectral proche infrarouge conçu et développé à l’IAS avec le soutien du CNES. Il est piloté conjointement par des équipes de l’IAS et de l’ISAS, et est dédié à la caractérisation de l’ensemble des échantillons de Ryugu et de Bennu conservés à l’ISAS. Les mesures de cet instrument sont complétées par celles d’un microscope optique et d’un spectromètre moyen infrarouge à transformée de Fourier (FTIR).
L’analyse de l’ensemble de ces données infrarouges a permis à l’équipe de mettre en évidence la présence d’ammonium (NH4+) porté par une phase phyllosilicatée s’étalant sur des régions de quelques centaines de micromètres et optiquement plus brillantes que le reste de la matrice de phyllosilicates, très sombre, dominant ces deux matériaux astéroïdaux. Les signatures spectrales de cet assemblage minéral sont quasi-identiques dans les deux collections, mais bien plus abondantes dans la fraction de collection de Bennu que dans la collection de Ryugu.
Après les inclusions de HAMP (1), des phosphates hydratés riches en magnésium et en ammonium, il s’agit là d’une deuxième phase minérale porteuse d’ammonium découverte dans ces deux collections d’échantillons astéroïdaux. L’ammonium ainsi détecté est tout particulièrement intéressant car il est le traceur d’une chimie qui a commencé dans les glaces mélangées à des grains de poussières dans le disque protosolaire, dans des régions nécessairement situées au-delà des positions actuelles de Jupiter et de Saturne. Au départ sous forme de sels d’ammonium très solubles (similaires à ceux détectés sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko) piégés dans des glaces mélangées à des silicates anhydres, ces ions ammonium ont été libérés à la suite du chauffage progressif des corps parents de Ryugu et Bennu et du processus dit « d’altération aqueuse » qui s’en est suivi. Une nouvelle génération de composés a alors fini par se former : des sels d’ammonium tels que les HAMP, moins solubles en phase aqueuse que la première génération de sels, et ces silicates transformés par l’action de l’eau et de l’ammonium qu’elle contenait en phyllosilicates riches en ammonium.
Cette découverte assoit ainsi l’idée que l’ammonium, pris dans des sels ou dans des phyllosilicates, est un maillon important de la chimie de l’azote pour tous ces petits corps « primitifs » ; astéroïdes carbonés et comètes. Les phases mises en évidence dans cette étude, peuvent également avoir joué un rôle efficace dans l’apport de cette forme chimiquement réactive de l’azote à la surface des planètes telluriques.
(1) Acronyme anglais pour “Hydrated Ammonium-Magnesium-Phosphorous-rich grains” [Pilorget et al., Nature Astronomy, 2024 et Pilorget et al., Nature Communications, 2025]
Référence :
Jiang, T. et al. Ammonium-bearing phyllosilicate grains detected in Ryugu and Bennu samples via infrared spectroscopy. Nature Communications, 2026
DOI : https://doi.org/10.1038/s41467-026-72866-y
Contacts : Donia Baklouti et Cédric Pilorget
Communiqué de presse de l’Université Paris-Saclay/INSU/CNES
