Etablissement Université de Lorraine
École doctorale SIReNa – SCIENCE ET INGENIERIE DES RESSOURCES NATURELLES
Spécialité Géosciences
Unité de recherche CRPG – Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques
Encadrement de la thèse Evelyn FÜRI
Co-Directeur Sune NIELSEN
Financement du 01-10-2023 au 30-09-2028 origine ERC-CoG-2022 IRONIS Employeur CNRS – Centre National de la Recherche Scientifique
Début de la thèse le 1 octobre 2024
Date limite de candidature (à 23h59) 13 mai 2024
Mots clés – Keywords
Azote, Éléments volatils, Météorites, Spectrométrie de masse, Cosmochimie
Nitrogen, Volatile elements, Meteorites, Mass spectrometry, Cosmochemistry
Description de la problématique de recherche – Project description
Les éléments volatils (H, C, N) ont été essentiels à l’émergence de la vie sur Terre, mais leur(s) origine(s) sur les planètes terrestres reste(nt) débattue(s). Alors que divers traceurs isotopiques indiquent que les briques élémentaires de la Terre comprenaient probablement des matériaux chondritiques et des planétésimaux différenciés formés dans le système solaire interne, les effets de l’évolution thermique au cours de l’accrétion et de la différenciation (partielle) sur l’inventaires en éléments volatils de ces objets restent mal compris. Dans le cadre de ce projet de thèse, nous cherchons donc à mieux comprendre comment l’abondance et la composition isotopique de l’azote piégé dans des petits planétésimaux ont évolué au cours du métamorphisme thermique et de la différenciation partielle. A cette fin, des chondrites/achondrites à enstatite et diverses achondrites (primitives) riches en alliage Fe-Ni seront ciblées pour des analyses couplées azote-gaz rares par spectrométrie de masse statique au Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG, Nancy, FR). Les gaz rares permettront de quantifier les composants cosmogéniques ou implantés par le vent solaire, et d’identifier la composition isotopique de l’azote primordial dans chaque échantillon. In fine, les résultats fourniront des informations essentielles sur l’ampleur de la perte et le fractionnement isotopique de l’azote au cours du métamorphisme thermique, de la fusion et de la différenciation partielle des planétésimaux, et ils amélioreront notre compréhension de l’origine des éléments essentielles au développement de la vie sur Terre.
Volatile elements (H, C, N) were essential for the emergence of life on Earth, yet their origin(s) on the terrestrial planets remain debated. Whereas isotopic evidence indicates that Earth’s primary feedstocks may have included both chondritic materials and differentiated planetesimals that formed in the inner Solar System, the effects of accretionary heating and (partial) differentiation on the volatile cargos of the terrestrial building blocks need to be better investigated. Therefore, for this thesis project, we seek to better understand how the nitrogen abundance and isotopic composition of small planetesimals evolved during thermal metamorphism and partial differentiation. To this end, enstatite chondrites/achondrites and various Fe-Ni-alloy-rich (primitive) achondrites will be targeted for coupled nitrogen-noble gas analyses by static mass spectrometry at the noble gas facility of the Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG, Nancy, FR). Noble gases will permit to quantify any solar wind–derived and cosmogenic components, and to identify the isotopic composition of primordial nitrogen in each sample. Ultimately, the results will provide key insights on the extent of nitrogen loss and isotopic fractionation during planetesimal heating, melting, and partial differentiation, and they will improve our understanding of the origin of life-forming elements on Earth.
Thématique / Contexte
Cosmochimie / Géochimie
Le projet de thèse s’inscrit dans le projet ERC-CoG-2022 IRONIS, porté par Evelyn Füri: https://cordis.europa.eu/project/id/101087562
‘Based on novel multi-light-element isotopic analyses of irons and other Fe-Ni alloy-rich meteorites and experimental simulations, project IRONIS aims to answer the fundamental questions of (i) how the distributions of H, C, and N (and their carrier phases) evolved in space and time within the earliest stages of the protoplanetary disk, and (ii) how H, C, and N were distributed between metals and silicates during planetesimal accretion, differentiation, and subsequent evolution. […] Ultimately, by investigating the remnants of the first planetesimal populations, project IRONIS will provide new fundamental insights into the cosmochemical history and evolution of life-forming light elements.’
Méthode
La teneur et le rapport isotopique de l’azote de diverses météorites (chondrites/achondrites à enstatite et achondrites (primitives) riches en alliage Fe-Ni) seront analysé par spectrométrie de masse gaz rares sur la plateforme ‘gaz rares’ du CRPG, plateforme analytique du pôle OTELo de l’Université de Lorraine (ANATELO; https://crpg.univ-lorraine.fr/spectrometrie-gaz-rares). Le doctorant qui mettra en œuvre ce projet travaillera aussi sur d’autres plateformes analytiques du CRPG où il bénéficiera des interactions et collaborations aves différentes équipes et ingénieurs. Il pourra s’appuyer sur les outils analytiques les plus performants et les plus modernes disponibles dans la communauté.
Références bibliographiques
Nous demander directement des articles liés au sujet si intérêt.
Précisions sur l’encadrement
Sune Nielsen, DR2 CNRSSUNE
Conditions scientifiques matérielles et financières du projet de recherche
Le financement par l’ERC couvre le salaire (36 mois), tous les frais d’ analyses, la participation a plusieurs conférences nationales/internationales, ainsi que les frais de publications.
Les échantillons de météorites sont disponibles au CRPG.
Ouverture Internationale
Le doctorant interagira avec des chercheurs d’autres domaines scientifiques (planétologie, astrophysique, astrochimie et en exobiologie) au niveau national et international. Il sera impliqué dans une animation scientifique internationale basée sur des workshops spécialisés avec les équipes équivalentes et de sessions spécialisées dans les congrès internationaux.
Objectifs de valorisation des travaux de recherche du doctorant : diffusion, publication et confidentialité, droit à la propriété intellectuelle,…
Le doctorant aura la possibilité de produire plusieurs articles spécialisés sur son sujet, et l’opportunité supplémentaire de participer à d’autres articles de synthèse établis à partir de l’activité des encadrantes. Chaque production sera accessible dans HAL ou éventuellement dans une autre archive ouverte. Les éventuels frais de publications et de mise en œuvre seront couverts, et les encadrantes fourniront l’aide et le temps nécessaire à la valorisation des travaux à l’écrit. L’activité de recherche du doctorant sera aussi valorisable au travers de la communication scientifique grand public.
Profil et compétences recherchées
Un diplôme de master ou d’ingénieur dans le domaine des Sciences de la Terre et de l’Univers est requis à la date de début du contrat. Des connaissances solides en cosmochimie et/ou planétologie, et des expériences en techniques de laboratoire en géochimie sont indispensables. Un bon niveau de maitrise en langues vivantes (français et anglais) et une bonne qualité rédactionnelle sont requis.