PhD Defense Announcement
I will be defending my thesis at the Institut d’Astrophysique Spatiale (Université Paris-Saclay, CNRS) really soon, please find below all the important information to assist either remotely or in person !
This PhD was conducted under the supervision of Rosario Brunetto, Alice Aléon-Toppani and Zélia Dionnet.
The defense is open to all, and everyone is warmly welcome to attend either online or in person.
Date & Time:
4 December 2025, 2:00 PM (Paris time, UTC+1)
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You want to participate?
Online with YouTube live
In person at the Institut d’Astrophysique Spatiale in Orsay (91)
Location
Salle 1-2-3, Institut d’Astrophysique Spatiale, Bâtiment 121
91405 Orsay Cedex – France
Venue
You can take the RER B (blue in the image below) from Paris to Orsay-Ville (direction Saint-Rémy-lès-Chevreuse). At the station, exit on the west side to reach the Paris-Saclay campus, or on the east side to go toward the city center of Orsay. And then walk (in red) to Bâtiment 121!
Jury Members:
➲ Rosario BRUNETTO, Directeur de thèse
➲ Alice ALÉON-TOPPANI, Co-directrice de thèse
➲ Zélia DIONNET, Co-directrice de thèse
➲ Tahar HAMMOUDA Rapporteur
➲ Frédéric MOYNIER, Rapporteur
➲ Sonia FORNASIER, Examinatrice
➲ Matthew GENGE, Examinateur
➲ Romy HANNA, Examinatrice
(English below)
📖 Résumé (Français)
Titre: Détection 3D d’assemblages minéralogiques par SR-μXCT dans un échantillon de l’astéroïde Ryugu : étude multi-analytique de leur formation et évolution
Mots clés: Ryugu ; 3D ; lithologies ; tomographie ; microscopie ; spectroscopie
Résumé :
Les échantillons rapportés par des missions spatiales offrent une opportunité unique d’étudier la formation et l’évolution du Système solaire tout en s’affranchissant de la contamination terrestre. Parmi les objets du Système solaire, les astéroïdes sont des vestiges de planétésimaux formés dans les premiers millions d’années du Système solaire. Certains n’ont que très peu évolué et conservent ainsi des informations sur les conditions primordiales dans lesquelles ils se sont formés. Ces astéroïdes sont des témoins du Système solaire précoce.
La mission spatiale Hayabusa2 menée par la JAXA a rapporté, avec succès, 5.4 g d’échantillons prélevés sur l’astéroïde carboné Ryugu. Les échantillons sont enrichis en minéraux secondaires, une caractéristique qui témoigne d’une altération aqueuse majeure survenue sur le corps parent (CP) de Ryugu dans les premiers millions d’années suivant son accrétion. Ils révèlent également des lithologies moins altérées, contenant des traces de matériaux « primitifs ». Ces détections révèlent les composants à partir desquels le CP de Ryugu se serait formé. Enfin, les échantillons sont également caractérisés de « brèche », type de roche composée de différents fragments maintenus ensemble par des matériaux plus fins.
Dans les météorites, les brèches témoignent de processus évolutifs complexes : à la suite d’impacts, des fragments provenant de différents planétésimaux ou de différents endroits d’un seul et même corps sont mélangés. Ainsi, les fragments peuvent être caractérisés par des lithologies et des textures bien distinctes, témoignant de leur formation et de leur évolution indépendantes et individuelles. L’étude des brèches permet ainsi un regard beaucoup plus large sur les processus de formation planétaire ayant affecté les jeunes planétésimaux. Cependant, jusqu’à aujourd’hui ces brèches ont majoritairement été analysées à travers l’étude de surfaces 2D produites artificiellement, et choisies aléatoirement.
Je présente ici une nouvelle méthode semi-automatique, indépendante de l’utilisateur, non-destructive et non invasive basée sur l’analyse d’histogrammes locaux appliquée à la micro-tomographie à rayons X par radiation synchrotron (SR-µXCT). La méthode Local Histogram permet la détection de lithologies distinctes au sein d’échantillons millimétriques. Développée sur l’échantillon A0159 de Ryugu, elle a permis de révéler des assemblages minéralogiques 3D particulièrement assemblés entre eux et montrant des différences subtiles. Une veine millimétrique de carbonate (dolomite) recoupant le grain a notamment été détectée — la première mention d’une telle structure dans les échantillons de Ryugu ou de chondrites CI. Le résultat de ces analyses 3D a, en complément, permis un choix plus éclairé dans le repérage de zones d’intérêt à échantillonner.
Au cours de mes travaux de thèse, j’ai également participé au développement d’une procédure de découpe de matériaux fragiles ne nécessitant aucun montage invasif. Des surfaces 2D ont ainsi été préparées par sonde d’ions focalisés à plasma de xénon (Xe-pFIB) et analysées par microscopie à électronique à balayage couplée à la spectrométrie dispersive (MEB-EDS) et par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR).
Les analyses combinées ont confirmé la présence de lithologies distinctes et ont aidé à en révéler de nouvelles. Un scénario d’évolution a ainsi, été proposé. Les différences minéralogiques subtiles entre les lithologies dominantes ont été interprétées comme le reflet d’une hétérogénéité initiale au moment de l’accrétion du CP de Ryugu. Ces dernières auraient été modifiées au cours de l’évènement d’altération aqueuse majeure, puis auraient été recoupées par la veine de dolomite. Le fluide à l’origine de la précipitation de la veine proviendrait d’un évènement distinct, tardif possiblement déclenché par la remise en circulation de fluide à la suite d’un impact survenu en surface du CP de Ryugu.
📖 Summary (English)
Title: 3D detection of mineral assemblages in a Ryugu asteroid sample using SR-µXCT: a multi-analytical study of their formation and evolution
Keywords: Ryugu ; 3D ; lithologies ; computed-tomography ; microscopy ; spectroscopy
Abstract: Samples returned by space missions offer a unique opportunity to study the formation and evolution of the Solar System while avoiding terrestrial contamination. Among Solar System bodies, asteroids are remnants of planetesimals that formed within the first few million years of the Solar System’s history. Some have undergone very little evolution and thus preserve information about the primordial conditions in which they formed. These asteroids are witnesses to the early Solar System.
The Hayabusa2 space mission, conducted by JAXA, successfully returned 5.4 g of samples collected from the carbonaceous asteroid Ryugu. The samples are enriched in secondary minerals, a characteristic that attests to major aqueous alteration that occurred on Ryugu’s parent body (PB) within the first few million years after its accretion. They also reveal less-altered lithologies containing traces of “primitive” materials. These detections provide insights into the components from which Ryugu’s PB was formed. Finally, the samples are also characterized as “breccias,” a type of rock composed of different fragments bound together by finer-grained material.
In meteorites, breccias record complex evolutionary processes: following impacts, fragments originating from different planetesimals or from various regions of a single body become mixed. As a result, the fragments may exhibit distinct lithologies and textures, reflecting their independent and individual formation and evolution histories. The study of breccias therefore provides a broader perspective on the planetary formation processes that affected young planetesimals. However, to date, these breccias have mostly been analyzed through artificially produced 2D surfaces, selected at random.
Here, I present a new semi-automatic, user-independent, non-destructive, and non-invasive method based on local histogram analysis applied to synchrotron radiation X-ray microtomography (SR-µXCT). The Local Histogram method enables the detection of distinct lithologies within millimeter-sized samples. Developed on the Ryugu sample A0159, it revealed 3D mineralogical assemblages that are closely interrelated and exhibit subtle differences. A millimeter-scale carbonate (dolomite) vein cutting across the grain was notably detected — the first report of such a structure in Ryugu samples or CI chondrites. The 3D analysis results also allowed for a more informed selection of regions of interest for further sampling.
During my PhD work, I also contributed to the development of a cutting protocol for fragile materials that does not require any invasive mounting. Two-dimensional surfaces were thus prepared using xenon plasma focused ion beam (Xe-pFIB) and analyzed by scanning electron microscopy coupled with energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS) and by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR).
Combined analyses confirmed the presence of distinct lithologies and helped identify new ones. An evolutionary scenario was thus proposed. The subtle mineralogical differences between the dominant lithologies were interpreted as reflecting an initial heterogeneity at the time of Ryugu’s PB accretion. These lithologies were later modified during the major aqueous alteration event and subsequently crosscut by the dolomite vein. The fluid responsible for the vein’s precipitation likely originated from a distinct, late event — possibly triggered by the remobilization of fluids following an impact that occurred on the surface of Ryugu’s parent body.