JAMSTEC explore l'intersection entre les grands fonds marins et l'espace profond.
La science des matériaux du système solaire, guidée par les technologies de mesure fondamentales

Le 6 décembre 2020 (heure normale du Japon), une capsule larguée par la sonde Hayabusa2 de la JAXA s'est posée dans le désert de Woomera, en Australie. Cette mission a permis de rapporter sur Terre des échantillons de matière primitive provenant du système solaire primitif.

Illustration de l'explorateur d'astéroïdes Hayabusa2 effectuant un survol de la Terre (© Akihiro Ikeshita)

« Lorsque nous avons analysé les gaz contenus dans la capsule contenant les échantillons, nous avons détecté des gaz rares, différents de ceux de l'atmosphère terrestre, confirmant ainsi que les échantillons provenaient de l'astéroïde Ryugu. Lorsque j'ai vu pour la première fois les échantillons de Ryugu revenus sur Terre après six ans, j'étais tellement ému que les mots me manquaient. Ces échantillons, venus d'environ 300 millions de kilomètres, présentaient un éclat sombre, suggérant la présence de matières organiques abondantes, comme du carbone et de l'azote. La tension était palpable, mais tandis que toute l'équipe menait à bien les opérations les unes après les autres avec détermination, je me suis peu à peu passionné pour ce précieux échantillon de Ryugu. »

Cet épisode a été présenté par Yoshinori Takano, directeur général de l'Institut des sciences de la Terre et des matériaux, directeur du Centre de recherche en biogéochimie et chercheur principal à l'Agence japonaise pour les sciences et technologies marines et terrestres (JAMSTEC), ainsi que professeur invité à l'Agence d'exploration aérospatiale japonaise (JAXA), lors d'une conférence donnée à Shimadzu. Le Dr Takano participe au projet Hayabusa2 depuis sa planification scientifique initiale, avant même son lancement, et a obtenu des résultats significatifs au sein de l'équipe chargée de l'échantillonnage et de l'analyse initiale. Il fait actuellement partie de l'équipe d'analyse initiale de la mission OSIRIS-REx (Origines, Interprétation spectrale, Identification des ressources, Sécurité) de la NASA.

Le 24 mars 2026, Shimadzu a invité le Dr Takano à donner une conférence hybride en interne intitulée « Nouveaux domaines de co-création entre la science des matériaux du système solaire et les technologies de mesure fondamentales ». Comment les mondes apparemment disparates des grands fonds marins et de l'espace profond (l'immensité de l'espace au-delà de la Lune) sont-ils liés par des environnements extrêmes et des technologies de mesure ? Et quel potentiel recèlent les initiatives de collaboration avec Shimadzu Corporation ? Cette conférence a offert un aperçu de ces liens et de ces possibilités.

Dr Yoshinori Takano, chercheur principal au JAMSTEC / professeur invité à la JAXA

 

Co-création entre JAMSTEC et Shimadzu

Le JAMSTEC mène des activités de recherche principalement à son siège de Yokosuka, dans la préfecture de Kanagawa, et possède des sites annexes à Yokohama, Aomori, Kochi et Okinawa. Exploitant le navire de forage en eaux profondes CHIKYU et le submersible SHINKAI 6500, le JAMSTEC est un institut de recherche de premier plan en sciences marines au Japon. Il fait progresser la recherche sur un large éventail de sujets, allant des mécanismes des séismes majeurs à la vie et aux ressources marines des grands fonds. En collaboration avec la JAXA, il travaille également à la mise en place d'infrastructures de recherche en sciences des matériaux et en sciences de la vie, couvrant les domaines océanique et spatial, et notamment l'analyse d'échantillons du système solaire.

Le submersible habité SHINKAI 6500 exploité par JAMSTEC (Crédit photo : JAMSTEC)

Les grands fonds marins et l'espace sont des environnements hostiles caractérisés par des pressions extrêmes (ultra-haute pression ou vide), des températures extrêmes, l'obscurité, des difficultés de communication et des ressources limitées (énergie et logistique, notamment). La clé du succès réside dans l'extraction d'informations fiables, même à partir des plus infimes échantillons ou signaux.

Shimadzu a collaboré à une expérience de démonstration utilisant le véhicule sous-marin autonome (AUV) du JAMSTEC pour récupérer automatiquement des données d'un système d'observation des fonds marins. Il s'agit de la première application réussie au monde d'une méthode appelée « collecte », où un AUV recueille automatiquement des données provenant d'équipements situés sur les fonds marins tout en se déplaçant dans l'eau.

Dans le cadre de cette expérience, un AUV a été équipé d'un prototype succédant au modem de communication optique sans fil sous-marin MC100. Ce prototype a ensuite été commercialisé sous le nom de MC500 et est aujourd'hui utilisé pour la communication de données en eaux profondes, un environnement inaccessible à l'homme.

Science des matériaux du système solaire et technologies de mesure de haute précision

Du point de vue de la science des matériaux du système solaire, la conférence a présenté des avancées scientifiques majeures dans l'analyse d'échantillons provenant de l'astéroïde Ryugu, ainsi que d'échantillons de l'astéroïde Bennu rapportés par la sonde OSIRIS-REx de la NASA. La science des matériaux du système solaire est un domaine qui étudie l'origine, l'histoire et les propriétés de l'eau, des roches, des composés organiques et de leurs interactions qui constituent le système solaire, dans le but de comprendre sa formation et de percer les mystères de l'émergence de la vie par l'évolution moléculaire.

L'équipe de conservation de la NASA ouvre le premier échantillon ramené sur Terre de l'astéroïde Bennu
(Crédit photo : NASA/Robert Markowitz)

Il apparaît de plus en plus clairement que, même parmi les astéroïdes provenant des régions extérieures du Système solaire, les différences observées dans leur histoire ultérieure, notamment leur histoire évolutive, peuvent se refléter dans leur composition matérielle et la diversité de leurs molécules organiques. Ces recherches s'appuient sur des technologies de mesure combinant des méthodes de contrôle non destructif et des méthodes de démontage permettant un examen détaillé.

Par exemple, l'observation des structures internes aux rayons X sans les endommager et l'analyse des composants à l'état de traces à l'aide d'un spectromètre de masse – cette approche, qui extrait le maximum d'informations à partir d'échantillons limités, s'inscrit dans les technologies de base Shimadzu a développées dans de nombreux domaines.

Lorsqu'un employé a demandé : « Que peut faire notre entreprise en collaboration avec JAMSTEC ? », le Dr Takano a pointé du doigt le tableau périodique et a expliqué : « L'hydrogène (H), qui constitue notre corps, est un élément formé lors du Big Bang, il y a environ 13,8 milliards d'années. Ce fait scientifique est à lui seul véritablement fascinant. On pense que les métaux précieux comme l'or (Au) et le platine (Pt) se sont formés par la collision et la fusion de plusieurs étoiles à neutrons. » Il a ajouté : « Chaque élément du tableau périodique a sa propre histoire extraordinaire. J'espère que nous pourrons les percer ensemble. » Il a conclu en soulignant l'importance de la normalisation internationale des méthodes de mesure des matériaux, menée par JAMSTEC.

Les employés présents dans la salle semblaient surpris et enthousiasmés par l'idée que les matériaux et les données qu'ils manipulent quotidiennement sont liés à l'histoire de l'univers, ainsi que par les possibilités d'initiatives futures que cela ouvre.

Commentaires des participants

Suite à la conférence, Ogawa, de l'unité de conception d'applications du centre d'excellence Solutions de la division Instruments d'analyse et de mesure, a commenté :

Le représentant commercial Shimadzu qui a organisé la conférence a déclaré : « En donnant aux employés la possibilité de découvrir le terrain en matière de recherche, nous souhaitions leur offrir l'opportunité de réfléchir à la manière dont la technologie de Shimadzu peut contribuer à la société. »

Les profondeurs marines et l'espace profond — Bien que ces mondes soient d'échelles et de distances très différentes, la clé pour percer leurs mystères réside dans les technologies de mesure qui transforment les faibles signaux et les données matérielles générés dans des environnements extrêmes en données fiables.

À l'avenir, Shimadzu s'engage à contribuer au progrès de la société et de la science grâce à des technologies de mesure et d'analyse qui dévoilent des mondes inconnus, des profondeurs marines à l'espace lointain, en collaboration avec des partenaires tels que JAMSTEC.