Météorites

Le contenu en carbone des cinq météorites analysées par le modèle de référence COSIMA RM est indiqué dans le Tableau 24. Toutes ces météorites sont des chondrites carbonées, à l’exception de Tieschitz, et sont caractérisées par des teneurs en carbone relativement élevées (la classe des chondrites carbonées CI est la plus riche en carbone avec 5 % en masse).

La sélection des spectres de masse d’ions secondaires positifs de ces météorites a été réalisée grâce au signal dominant des ions provenant de la matrice minérale des météorites, tels que 24_Mg+ _{(m/z = 23,99),} 40_Ca+ _{(m/z = 39,96) et/ou} 56_Fe+ _{(m/z = 55,93). Les sélections des spectres de masse météoritiques et}

celles provenant de la cible ont été normées au signal de l’ion Si(CH3)3+ à m/z = 73,05 provenant de la

fragmentation du PDMS. Par souci de clarté, seuls les spectres de masse des météorites analysées les plus riches en carbone, Murchison et Renazzo, seront présentés par la suite. Les spectres de masse des trois autres météorites, Allende, Lancé et Tieschitz, sont placés en

A

G

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Météorite Classe Carbone (% en masse)

Murchison CM2 2,10 ± 0,39

Renazzo CR2 1,44

Lancé CO3,5 0,46

Allende CV3 0,27 ± 0,05

Tieschitz H/L3,6 0,16 ± 0,11

Tableau 24 : Contenu en masse du carbone au sein des cinq météorites analysées par le modèle de référence COSIMA RM. Source : Metbase (1997). Lorsque plusieurs analyses sont disponibles, la moyenne géométrique a été effectuée et l’écart type est indiqué.

La Figure 92 présente les sélections en rouge des spectres de masse d’ions secondaires positifs établis sur la météorite Murchison (spectre a) et sur la météorite Renazzo (spectre b) entre 0 < m/z < 200. Les spectres en noirs sont les sélections du signal provenant de chacune des cibles. Les sélections météoritiques sont dominées par des ions provenant de minéraux : 24Mg+, 40Ca+ et 56Fe+ pour Murchison,

23_Na+_, 24_Mg+ _et 56_Fe+ _{pour Renazzo. Les autres signatures du spectre de masse les plus importantes en}

termes d’intensité sont situées pour m/z < 60. Les ions organiques les plus intenses, au sein des sélections de Murchison et Renazzo, proviennent des fragments de type hydrocarbures C2H3+ (m/z = 27,02) et

C2H5+ (m/z = 29,04) (Figure 93). Ces ions sont néanmoins quatre fois plus faibles en intensité par rapport

à l’ion dominant le spectre (40_Ca+ _{pour Murchison et} 23_Na+ _{pour Renazzo). D’autres ions organiques de}

plus faibles intensités sont visibles par rapport à la sélection de la cible (voir Le Roy (2011) pour l’attribution détaillée de tous les ions organiques et non organiques du spectre de masse de la météorite Murchison entre 0 < m/z < 150).

Figure 92 : Sélection des spectres de masse d’ions secondaires positifs pour 0 < m/z < 200 de la météorite Murchison (a) et de la météorite Renazzo (b), ainsi que leur sélection respective de spectre sur la cible. Les quatre sélections sont normées à l’ion Si(CH3)3+ à m/z = 73,05.

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Figure 93 : Sélection des spectres de masse d’ions secondaires positifs pour 26,5 < m/z < 29,5 de la météorite Murchison (a) et de la météorite Renazzo (b), ainsi que leur sélection respective de spectre sur la cible. Les quatre sélections sont normées à l’ion Si(CH3)3+ à m/z = 73,05.

La série des ions C+, CH+, CH2+ et CH3+, respectivement présente à m/z = 12,00 ; 13,01 ; 14,02 et 15,02

sur les sélections météoritiques et sur les cibles, est présentée sur la Figure 94. On peut observer que les intensités respectives de ces ions sont conservées entre la sélection sur la météorite et celle sur la cible, à savoir pour Murchison (a) et sa cible (b) ICH+ < ICH2+ < IC+ < ICH3+, pour Renazzo (c) et sa cible

(d) IC+ ≈ ICH+ < ICH2+ < ICH3+.

Les spectres de masse des ions secondaires positifs des météorites Murchison et Renazzo sont ainsi dominés par les ions provenant de la phase minérale. La composante organique est présente sur toute la gamme de masse (0 < m/z < 200) mais les pics organiques dont le signal est le plus intense sont situés pour des rapports m/z plus faibles (m/z < 60). Ces résultats sont également observés pour les météorites Allende, Lancé et Tieschitz (

A

G

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Figure 94 : Spectres de masse d’ions secondaires positifs entre 11,5 < m/z < 15,5 pour la sélection sur la météorite Murchison (a), la météorite Renazzo (c) et leur sélection sur la cible respectivement (b) et (d). Les quatre sélections sont normées à l’ion Si(CH3)3+ à m/z = 73,05.

4.2.2.2 Micrométéorites ultracarbonées

Si les météorites les plus « riches » en carbone sont constituées jusqu’à 5 % en masse de carbone, les micrométéorites ultracarbonées, ou UCAMM (UltraCarbonaceous Antarctic MicroMeteorite), collectées en Antarctique sont dominées par la composante organique avec des teneurs en masse de carbone dont les limites inférieures sont comprises entre 25 et 94 % (Dobrica 2010; Bardin 2015). L’UCAMM DC06-05-94 analysée sur le modèle de référence de COSIMA contient 49 % en masse de carbone (Bardin 2015).

La sélection des spectres de masse d’ions secondaires positifs de l’UCAMM et de la cible est présentée sur la Figure 95, entre 0 < m/z < 200. A la différence des météorites, le spectre de masse de l’UCAMM est dominé par des ions organiques, les plus intenses sont à situés m/z = 59,05 et à m/z = 41,04. Ce dernier est l’hydrocarbure C3H5+. Deux ions organiques peuvent être à l’origine du pic à m/z = 59,05 :

CH5N3+ (m/z = 59,048) et C3H7O+ (m/z = 59,050). La résolution en masse de COSIMA n’est pas

suffisante pour les discriminer, cependant l’outil de corrélation indique que cet ion est très fortement corrélé (r > 0,95) aux pics des ions de rapports m/z = 57,046 et m/z = 45,042. Ces pics peuvent être attribués respectivement à C2H5N2+ et CH5N2+. Au vu de ces corrélations, il est ainsi possible de proposer

que l’ion CH5N3+ soit le pic dominant du spectre de masse. Cette UCAMM a pour teneur en azote N/C

(at/at) = 0,05 _{− 0,02}+ 0,05 (Dartois et al. 2013).

Les ions des éléments monoatomiques tels que 23Na+ (m/z = 22,99), 24Mg+ (m/z = 23,99),

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Si+ (m/z = 27,98), 39K+ (m/z = 38,96), 40Ca+ (m/z = 39,96), 52Cr+ (m/z = 51,94) et 56Fe+ (m/z = 55,93) sont également présents, mais leurs intensités sont entre 8 et 270 fois inférieures par rapport à l’ion CH5N3+ dominant le spectre de masse.

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Figure 95 : Sélection des spectres de masse d’ions secondaires positifs sur l’UCAMM (spectre en rouge) et sur la cible (spectre en noir). Ces deux sélections ont été normées à l’ion Si(CH3)3+ à m/z = 73,05.

La série des ions C+, CH+, CH2+ et CH3+ sur les sélections de l’UCAMM et de la cible est présentée sur

la Figure 96. On peut observer que les intensités respectives de ces ions sont conservées entre les deux sélections : IC+ < ICH+ < ICH2+ < ICH3+.

La sélection des spectres de masse des ions secondaires positifs de l’UCAMM est ainsi dominée par la phase carbonée qui la compose majoritairement. La composante organique est présente sur toute la gamme de masse (0 < m/z < 200) mais les pics organiques dont le signal est le plus intense sont situés pour des rapports m/z < 100.

Figure 96 : Spectres de masse d’ions secondaires positifs entre 11,5 < m/z < 15,5 pour la sélection sur l’UCAMM (spectre en rouge) et sur la cible (spectre en noir).

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