Parmi les équipements de pointe nouvellement arrivés sur PARI, on trouve un spectromètre de masse multicollecteur à source plasma équipé d’une cellule de collision/réaction (CC-MC-ICPMS), le Sapphire de la compagnie Nu Instruments. Cet équipement a été financé à parts égales par l’IPGP et par la région Ile-de-France à travers le DIM ACAV+ (Domaine d’Intérêt Majeur Astrophysique et Conditions d’Apparition de la Vie). Installé en novembre 2020, il a été utilisé jusqu’à présent principalement pour la mesure des compositions isotopiques du Ca et du K. En effet, l’utilisation d’hydrogène et d’hélium dans la cellule de collision/réaction, associée à la réaction d’échange de charge puis de proton entre l’argon et l’hydrogène, permet d’éliminer le très large faisceau d’⁴⁰Ar⁺ ainsi que les argides qui sinon produiraient des interférences isobariques avec certains isotopes d’intérêts (e.g., ⁴⁰Ar⁺ sur ⁴⁰K⁺ ou ⁴⁰Ca⁺, ³⁸ArH⁺ sur ³⁹K⁺ ou encore ⁴⁰ArH⁺ sur ⁴¹K⁺).

Couplé à l’Apex Oméga et surtout grâce à la mesure en basse résolution, le Sapphire apporte un gain en sensibilité de plus d’un ordre de grandeur pour les mesures isotopiques du Ca et du K (>1000V/ppmCa et ~ 2000V/ppmK) comparé aux études sur MC-ICPMS classiques. Les variations isotopiques dépendantes de la masse (rapports ⁴⁰Ca/⁴⁴Ca, ⁴²Ca/⁴⁴Ca et ⁴³Ca/⁴⁴Ca) et les anomalies isotopiques (e.g., production du ⁴⁰Ca par désintégration du ⁴⁰K) peuvent être déterminées de manière juste et avec une précision meilleure que 100 ppm (2 sd) dans des solutions à seulement 100 ppb de Ca (Dai et al., Chem. Geol. 2022). Pour le potassium, une précision de 50 ppm (2 sd) est atteinte pour la mesure des compositions isotopiques stables du K (rapport ⁴¹K/³⁹K) dans des solutions à 25 ppb de K (Moynier et al., Chem. Geol. 2021 ; Moynier et al., JAAS 2021).

Les fractionnements isotopiques stables du K sont étudiés pour tracer des processus cosmochimiques, géologiques et biologiques tels que les processus d’évaporation/condensation, les processus magmatiques, la formation du noyau terrestre, l’altération ou encore le métabolisme cellulaire. Quant aux compositions isotopiques du Ca, elles sont utilisées pour tracer des processus biologiques et géologiques, mais aussi dans des buts de datation ⁴⁰K-⁴⁰Ca (demie vie de 1.2 Ga). Par ailleurs, le gain en sensibilité décrit précédemment permet de réduire drastiquement la quantité d’échantillons nécessaire à une analyse fiable, ouvrant la voie à l’étude de petits échantillons et/ou d’échantillons très peu concentrés, jusque-là non mesurables ou techniquement très contraignants. Ceci nous a notamment permis d’être sélectionnés pour mesurer les compositions isotopiques du Ca et K des échantillons de l’astéroïde Ryugu rapportés par la mission japonaise Hayabusa 2 (e.g., Moynier et al., GPL 2022).