Soutenance de thèse de Fabien BERNADOU

Le dégazage de l’azote dans les atmosphères planétaires est un phénomène encore mal contraint malgré son abondance (78% de notre atmosphère) et son importance pour expliquer les origines de la vie sur Terre. Pour comprendre comment cet azote c’est retrouvé dans notre atmosphère il est important d’identifier la source et les conditions qui l’y ont amené. Les travaux de cette thèse se sont portés sur l’étude de la solubilité de l’azote dans les silicates fondus en conditions magmatiques, paramètre étroitement lié avec le dégazage. La solubilité correspond à la concentration maximum en azote que peut assimiler un liquide silicaté pour des conditions de P-T-fO2 et fH2 avant d’être saturé et donc de produire une phase fluide par phénomène de dégazage. Pour répondre au questionnement sur la solubilité la thèse peut être séparé en trois grands axes qui sont : l’acquisition d’échantillons expérimentaux à saturation en fluide à haute pression (250 à 10000 bar) et haute température (1200 à 1400°C), l’analyse de ces échantillons (IR, Raman, EPMA, SEM, IMS) et enfin l’élaboration d’un modèle. Durant la phase expérimentale, nous avons en plus de la pression et de la température, fait varier les paramètres de fO2 ainsi que de fH2. Ces expérimentations nous ont permis de mettre en avant des effets importants pour les paramètres de pression, fO2 et fH2. Une augmentation de la fO2 diminue la solubilité de l’azote et entraine donc du dégazage. A l’opposé une diminution du paramètre de pression, plus particulièrement de pression partielle de N2 (PN2) ainsi que du paramètre de fH2 entraine également une diminution de la concentration en azote et déclenche le phénomène de dégazage. Suite à toute ces observations et à l’aide d’une base de données agrémenté par nos points expérimentaux et d’autres points provenant de la littérature nous nous sommes lancés dans la modélisation thermodynamique du phénomène de dégazage en prenant en compte trois équilibres décrivant la solubilisation de l’azote dans les liquides silicatés sous la forme de N2, N3- et NH3. Chacune de ces espèces se dissolvant différemment, N2 dissout physiquement dans la porosité ionique du liquide silicaté, N3- et NH3 dissout chimiquement dans la structure du liquide silicaté. Ce modèle nous a permis de mettre en avant et de confirmer ce qui avait déjà été vu par le passer dans la littérature, c’est-à-dire, que la concentration en azote sous forme : (1) N2 était relié uniquement à la PN2 ; (2) N3- à la PN2 mais également à la fO2, devenant l’espèce majoritaire en condition réductrice ; (3) NH3 à la PN2 et à la fH2 devenant l’espèce majoritaire pour des conditions de forte fH2. Le modèle créé et calibrer sert maintenant à prédire la solubilité de l’azote dans les liquides silicatés dans une large gamme de conditions mais peut aussi servir à calculer le dégazage d’une planète au cours de sa différenciation en entrant une valeur de concentration en azote du matériau de départ et en faisant varier les conditions.