Contraintes isotopiques sur l'origine et la nature de la matière primitive dans le Système Solaire et sur la Terre jeune

La Terre s'est formée il y a 4,5 milliards d'années par accumulation de poussières, de roches et de gaz. La composition de ces matériaux primitifs est aujourd'hui enregistrée dans les météorites. Cependant, l'origine des éléments volatils présents dans l'atmosphère (e.g., H, C, N, O) reste incomprise. En combinant des approches expérimentales à l'étude d'échantillons naturels, je me suis intéressé aux objets célestes contenant les ingrédients nécessaires à la formation de l'atmosphère terrestre. Il s'agit principalement des éléments volatils contenus dans la matière organique des météorites et dans la glace des corps cométaires. Afin de reconstituer l'histoire de formation de la Terre et de son atmosphère, j'ai utilisé les gaz nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe) comme traceurs des processus physiques ayant eu lieu dans le Système Solaire jeune et sur la Terre primitive. Bien que les comètes aient significativement contribué à l'apport des gaz nobles lourds de l'atmosphère (~20%), la majorité des autres éléments volatils terrestres (incluant l'eau, le carbone et l'azote) aurait été apportée par des corps dits "chondritiques", similaires aux météorites. Une fois formée, l'atmosphère a évolué au cours des temps géologiques, conduisant à l'établissement des conditions environnementales propices au développement de la vie. Les processus majeurs ayant affecté la masse et la composition de l'atmosphère ancienne se reflètent dans l'évolution isotopique du Xe atmosphérique, de 4.5 Ga à ~2 Ga. Nous étudions la possibilité d'apporter des contraintes sur l'âge des matériaux organiques retrouvés dans les roches sédimentaires plus anciennes que 2 Ga, en utilisant la signature isotopique du Xe qu'ils ont piégé au moment de leur formation. Cette méthode pourrait avoir des implications vis-à-vis de l'âge présumé des plus anciennes traces de vie organique.The Earth formed some 4.5 Ga from the accumulation of dust, rocks and gas. The composition of these primitive materials is today recorded in meteorites. However, the origin of volatile elements within the atmosphere (e.g., H, C, N, O) remains poorly understood. By combining experimental approaches and the analysis of natural samples, I studied the composition of celestial objects comprising the ingredients required for the formation of the terrestrial atmosphere. These mainly correspond to volatile elements trapped in meteoritic organic materials and in the ice of cometary bodies. In order to better understand the timeline of Earth's formation and volatile accretion, I used noble gases (He, Ne, Ar, Kr, Xe) as tracers of the physical processes that occurred in the early Solar System and on primitive Earth. Whilst comets significantly contributed to the heavy noble gas budget of the terrestrial atmosphere (~20%), most of the other terrestrial volatile elements (including water, carbon and nitrogen) would have been supplied to Earth by chondrtitic bodies similar to meteorites. Once formed, the atmosphere evolved over geological periods of time, leading to the establishment of suitable environmental conditions for life to develop. The major processes that affected the mass and composition of the ancient atmosphere can be studied by investigating the isotopic evolution of atmospheric Xe, from 4.5 Ga to ~2 Ga. We investigate the possibility to bring constraints on the age of organic materials isolated from sedimentary ricks older than 2 Ga, using the isotopic signature of the Xe component that was trapped at the time of their formation. This method could have implications regarding the presumed age of the earliest remnants of organic life