Arrivée d’Ines Torres dans l’équipe

Après deux années de « Young Graduate Trainee » au site ESTEC de l’ESA pour préparer la mission du premier rover européen ExoMars, Inès rejoint e-Planets pour démarrer une thèse co-encadrée par Cathy Quantin Nataf (LGL-TPE) et John Carter (LAM) dans le cadre du projet ERC OCEANID.

L’objectif de sa thèse est de documenter l’enregistrement sédimentaire ancien de Mars au niveau de la transition entre les terrains hauts de l’hémisphère sud et les terrains bas du Nord et de préparer la mission ExoMars en analysant l’étendue et la nature des terrains sédimentaires qui composent le site d’atterrissage.

En effet, les missions martiennes des 20 dernières années ont révélé que Mars regorgeait de preuves d’un système hydrologique ancien complet favorable à l’émergence de la vie. Si tel est le cas, il y a tout lieu de croire que Mars a accueilli un océan hémisphérique couvrant les basses terres du nord. Cette hypothèse est aussi ancienne que l’exploration de Mars, mais a été remise en question à plusieurs reprises au cours des deux dernières décennies. Le cas de l’océan martien primitif reste l’un des problèmes les plus controversés et non résolus de la planète.

Des découvertes récentes rouvrent cette question suggérant que la principale activité océanique est peut-être plus ancienne qu’on ne le pensait avec des sédiments océaniques en partie enfouis et exhumés. La mission ExoMars Rosalind Franklin ESA qui sera lancé en 2028 a pour site d’atterrissage les dépôts sédimentaires les plus anciens jamais explorés sur Mars avec une origine potentiellement océanique.

Nous sommes tous heureux d’acceuillir et souhaiter la bienvenue à Ines!

    Soutenance de thèse : Valentin Bonnet Gibet

    Valentin Bonnet Gibet (LGL-TPE, ENS de Lyon) soutiendra sa thèse, intitulée « Formation de la croûte et histoire thermique Martienne » qui aura lieu le Lundi 23 octobre 2023 à 14h en salle des thèses à l’ENS Monod (46 allée d’Italie, Lyon).

    La sismologie a récemment apporté d’importantes informations sur la structure de l’intérieur de Mars et en particulier de sa croûte. L’épaisseur moyenne de la croûte est contrainte entre 50 et 67 km avec une différence de 12 à 34 km entre les hémisphères Nord et Sud. Cette dichotomie est une caractéristique essentielle de la surface Martienne. Dans cette thèse, je propose un nouveau mécanisme pour expliquer sa formation, basé sur un processus de rétroaction positive entre l’épaisseur de la croûte et son extraction. La croûte étant enrichie en éléments producteurs de chaleur, lorsqu’elle est plus épaisse, la base de la lithosphère, qui est une limite rhéologique et donc thermique, est atteinte à une profondeur moindre. Sous une lithosphère amincie, la fraction de liquide dans le manteau est plus élevée, car à une même température mais à plus faible pression. Les vitesses d’extraction de magma sont alors plus élevées et la croûte croit plus rapidement là où elle est plus épaisse. La diffusion de la chaleur dans la lithosphère favorisant les grandes longueurs d’onde, nous proposons que ce mécanisme ait pu générer la dichotomie martienne. Pour le tester, j’ai développé un modèle d’évolution thermique paramétré asymétrique incluant l’extraction de la croûte. Avec ce modèle, nous démontrons qu’une dichotomie crustale se développe et croit à partir d’une perturbation hémisphérique initiale négligeable. Pour une certaine gamme de paramètres, notre modèle est capable de reproduire les observations sur l’épaisseur de la croûte et la structure thermique du manteau. Nous montrons aussi qu’une planète en couche stagnante avec une forte dichotomie d’épaisseur de croûte se refroidit légèrement plus vite qu’une planète dont la croûte est d’épaisseur constante. Enfin, nous démontrons que notre modèle de croissance de la dichotomie fournit également une explication pour la formation de roches différenciées dans les Hautes Plateaux du Sud.

    Le jury sera constistitué de :

    • BARATOUX David, Rapporteur, Directeur de recherche, IRD – Université Félix Houphouët-Boigny
    • CHOBLET Gaël, Rapporteur, Directeur de recherche, LPG – Nantes Université
    • SAUTTER Violaine, Examinatrice, Directrice de recherche, MNHN – Sorbonne Université
    • LABROSSE Stéphane, Examinateur Professeur des universités, LGLTPE – ENS de Lyon
    • WIECZOREK Mark, Invité, Directeur de recherche, IPGP – Université Paris Cité
    • MICHAUT Chloé, Directrice de thèse Professeure des universités LGLTPE – ENS de Lyon

    Le traditionnel pot de thèse aura lieu dans la salle conviviale du laboratoire (bâtiment M8, 2e étage).

    Soutenance de thèse: Selma Benseguane

    Selma Benseguane (LGL-TPE) soutiendra sa soutenance de thèse intitulée « De la topographie locale à la morphologie globale: origines et conséquences sur l’activité des noyaux cométaires ». La présentation se tiendra en anglais le lundi 25 septembre à 14h à la Salle Fontannes du Bâtiment Charles Darwin D, RdC, à La Doua.

    Les noyaux cométaires présentent une complexité considérable à la fois à l’échelle locale et globale. Des dépressions circulaires, ou « pits », ont été observées sur toutes les comètes de la famille de Jupiter visitées par des sondes spatiales, ce qui a suscité un intérêt pour leur formation et leur évolution par l’activité thermique et l’érosion dans les conditions d’illumination actuelles. De plus, l’irrégularité globale de ces noyaux nous a conduit à examiner son impact potentiel sur leur activité globale et l’importance des données de forme pour ajuster précisément les courbes d’activité observées au sol.

    Pour étudier ces questions, nous avons modélisé l’activité thermique, à la fois au niveau des structures topographiques locales, ou pits, et du noyau entier – en fonction de l’objectif de chaque étude – en tenant compte du modèle de forme complexe et des conditions d’illumination de la surface qui lui sont associées. Pour chaque facette du modèle de forme local ou global, nous calculons l’énergie solaire, y compris les effets d’ombre et de self-heating, que nous intégrons comme condition de surface d’un mo- dèle d’évolution thermique. Ce modèle, à son tour, génère des résultats d’activité, tels que les taux de production de gaz ou de poussière et l’érosion locale.

    Nous avons étudié les pits présents à la surface de 67P/C-G, 9P/Tempel 1, 81P/Wild 2 et 103P/Hartley 2, pour lesquels nous disposons de modèles de forme 3D à haute réso- lution. Nous avons exécuté les simulations pendant la période correspondant à la durée que chaque comète a passée sur son orbite actuelle au sein du Système Solaire interne (par exemple, 10 orbites pour 67P). Nous avons trouvé que l’érosion des pits, atteinte après toutes les révolutions orbitales, ne peut pas expliquer leur morphologie actuelle. Ceci est valable tant en termes de quantité de matière érodée qu’en termes de schéma d’évolution de la forme résultant d’un tel processus. Par conséquent, les pits ne sont probablement pas formés par l’érosion durant les orbites actuelles du Système Solaire.

    Pour notre étude de l’activité globale, nous nous sommes concentrés sur les comètes 67P, 9P et 103P. Ces comètes disposent de modèles de forme 3D et de taux de production observés couvrant suffisamment la période du périhélie. En utilisant ces données, nous avons pu comparer les taux de production d’eau observés et simulés. Nos simulations ont incorporé à la fois des modèles de forme à basse résolution qui conservent la forme globale de la comète et des modèles sphériques avec des surfaces équivalentes. Nous avons également ajusté divers paramètres structurels et thermiques initiaux. Notre étude a conclu que la compréhension de l’activité séculaire des comètes nécessite de prendre en compte les hétérogénéités thermiques ou mécaniques tout autant que la forme, voire plus. Les observations au sol seules ne peuvent pas lever l’ambiguïté entre ces caracté- ristiques, justifiant ainsi une approximation sphérique pour une compréhension initiale de l’activité cométaire.

    La soutenance sera suivie du traditionnel pot de thèse.

    Soutenance de thèse: Anastasios Gkotsinas

    Anastasios Gkotsinas (LGL-TPE) soutiendra sa soutenance de thèse intitulée « Sur la primitivité des noyaux cométaires : modélisation couplée de leur évolution thermique et dynamique”. La présentation se tiendra en anglais le jeudi 21 septembre à 14h à la Salle de Conférence de la BU
    Sciences, sur le campus de la Doua.

    Les comètes sont une population de petits corps du Système Solaire souvent décrits comme les objets les plus primitifs de notre Système Solaire, détenant des informations précieuses sur sa formation et son évolution. Formées tôt, au même temps que les planètes géantes, dans les parties externes du disque protoplanétaire et dispersées vers l’extérieur peu après leur formation pour être stockées dans des réservoirs lointains et froids, elles sont considérées comme ayant largement conservé leurs propriétés et composition primordiales. Cependant, le niveau de leur nature primitive a commencé à être revu, car un nombre croissant d’observables et d’études théoriques suggèrent la possibilité d’altérations thermiques avant leur retour dans les parties internes du Système Solaire où elles sont généralement étudiées et observées. Dans ce contexte, ce travail vise à examiner le niveau de cette nature primitive pour les différentes familles cométaires de notre Système Solaire. Dans ce but, nous avons développé un modèle d’évolution thermique dédié, conçu pour un couplage efficace aux simulations N-corps qui suivent l’évolution orbitale à long terme des planétésimaux, provenant des parties externes du disque protoplanétaire et évoluant vers des orbites dans la région planétaire, après un séjour prolongé dans les réservoirs extérieurs du système solaire. Nos résultats révèlent la possibilité d’altérations thermiques, affectant principalement le contenu condensé primordial d’hyper-volatiles et dans un second lieu le contenu primordial modérément volatile et la glace d’eau amorphe, au cours des premières phases de la vie des comètes. Une étude comparative indique que les comètes à longue période devraient être la population la moins altérée. Une activité intense, mais sporadique, est également enregistrée dans la région des planètes géantes, alors que les comètes reviennent dans le Système Solaire interne, compatible avec les observables actuelles concernant la population de Centaures. Ces résultats indiquent que l’évolution thermique des noyaux cométaires est inextricablement liée à leur évolution orbitale. Ils indiquent également que l’activité cométaire observée dans les parties internes du Système Solaire provient très probablement de couches déjà altérées, soulignant la nécessité de prendre en compte l’histoire dynamique des comètes lors de l’interprétation des observations actuelles.

    La soutenance sera suivie d’un traditionnel pot de thèse qui se tiendra au R6 du bâtiment Géode ou si la météo le permetau square de la Doua, jusqu’à côté.

    Démarrage du projet « OCEANID »: à la recherche de l’océan martien

    Le projet OCEANID démarre au sein du groupe e-Planets, pour 5 ans!

    Ce projet est financé par le programme Horizon Europe de l’Union Européenne (Grant agreement ID: 101045260).

    Contexte: la question de l’océan martien…

    La vie est-elle unique à notre planète ? Telle est la grande question qui motive l’exploration de la planète Mars. L’eau liquide est indispensable au développement de la vie qui est apparue sur terre il y a plus de 3,5 milliards, très probablement dans les océans primitifs de notre planète. Les missions d’exploration martiennes ont révélé ces dernières décennies que Mars regorgeait de preuves d’un système hydrologique ancien favorable à l’émergence de la vie. Si tel est le cas, il y a tout lieu de penser que Mars a accueilli un océan hémisphérique couvrant les basses terres du nord. Cette hypothèse est aussi ancienne que l’exploration de Mars, mais a été mise à mal au cours des deux dernières décennies faute de preuves. La question de l’océan martien primitif reste l’un des problèmes les plus controversés et non résolus de l’analyse de la planète Mars.

    Vue d’artiste de Mars avec un océan basée sur les informations géologiques disponibles (source: wikimedia)

    Des découvertes récentes ré-ouvrent cette question montrant que si activité océanique il y a eu, elle est peut-être plus ancienne qu’on ne le pensait avec des dépôts qui ont été enfouis sous des roches plus jeunes mais qui sont aujourd’hui en cours d’exhumation (mis à l’affleurement par l’érosion). Aussi deux rovers (Mars2020/NASA arrivé en 2021 et ExoMars qui sera lancé en 2028) ont des sites d’atterrissage dans des terrains les plus anciens jamais explorés sur Mars, présentant des sédiments potentiellement liés à un système océanique global.

    Objectifs d’OCEANID

    Pour clore le débat, l’identification de dépôts de même âge, de même composition avec une répartition globale en accord avec un éventuel niveau océanique est nécessaire. Mais de tels indices sont des observations à petite échelle résolues uniquement par un ensemble de données orbitales à haute résolution (> 10 To de données) ou par une exploration in situ restreignant le lien direct avec le contexte global. OCEANID propose de relever ce défi en étudiant à différentes échelles : globale, mésoéchelle et microéchelle en utilisant des jeux de données complémentaires (données satellitaires, données des rovers explorateurs et données expérimentales). OCEANID s’appuiera également sur une méthodologie innovante de fouille de données orbitales : reconnaissance d’objets géologiques par intelligence artificielle, modèles d’évolution d’érosion/dépôt, imagerie du sous-sol par technique radar…

    Les objectifs d’OCEANID sont de décrire les plus anciens dépôts sédimentaires martiens accumulés sous les niveaux océaniques possibles, d’établir une chronologie à petite échelle des événements primitifs et de contextualiser les missions Mars2020 et ExoMars au sein du système hydrologique global primitif.

    Conclusion

    De nouveaux membres (étudiants de thèses, post-doc) nous rejoindrons bientôt sur ce projet et et nous partagerons les résultats au fur et à mesure de notre progression sur ce sujet!

    Liens

    e-Planets disponible sur le fédivers (Mastodon, etc)

    Le site était un peu calme ces derniers temps, mais voici une première news de pré-rentrée: il sera désormais possible de suivre l’activité de recherche planétologie lyonnaise depuis le fédivers!

    Qu’est-ce que le fédivers (fediverse en anglais)? Ce sont divers sites qui peuvent se parler entre eux. Avec un compte sur l’un, vous avez accès au contenus des autres, le plus connu est la famille de sites qui utilisent Mastodon.

    Le site e-Planets devient lui même un membre à part et les articles seront publiés directement par le compte @blog (qui « repouet » les auteurs).

    Profile d’e-Planets depuis l’interface web de Mastodon

    L’idée est de pouvoir suivre le site dans ses flux plus facilement. Cette interopérabilité repose sur les plugins fédivers de WordPress et pourraient être un peu instable au début, et tout n’as pas été testé — notament les commentaires.

    Si vous voulez un peu plus de publications, ajoutez également @leplanetolog, ou alors si vous êtes utilisateur de MarsSI: @marssi !

    Merci, Oppy!

    Depuis la tempête de poussière globale de l’été 2018 (voir la note e-planets à ce sujet), le contact avait été perdu avec le rover Opportunity. La NASA a annoncé avec regret hier qu’elle considérait sa petite astromobile perdue.

    Opportunity, de son véritable nom MER-B, mais surnommé Opportunity ou « Oppy », était arrivé sur Mars en 2004, 21 jours après son jumeau Spirit. Sa mission était initialement prévue à 3 mois, mais Oppy nous a envoyé ses photos, observations, mesures pendant près de 15 ans.

    Vue d’artiste des modules MER

    Quelques uns des découvertes et moments mémorables d’Opportunity:

    • Découverte de petite hématites sphériques, minéraux qui se forment en la présence d’eau, prouvant que Mars avait du avoir une quantité d’eau considérable dans le passé [lien]
    • Parcours d’une distance marathonienne (plus de 45km!), observant pendant son trajet des micro-tornades à la surface [lien]
    • Traversé du purgatoire, une dune couverte de plus de 10cm de poussières [lien]
    • Vues de magnifiques levers et couchers de soleils [lien]
    • Observation des rares nuages martiens [lien]

    Opportunity était alimenté par les panneaux solaires sur son dos, qui ont du être recouverts de poussière durant la tempête de l’été 2018. Pendant 6 mois, l’équipe opérant le robot a essayé de rétablir le contact.

    Cette mission reste un succès, dont les résultats et la réussite ont pavé la voie pour la mission NASA/JPL suivante, Curiosity, qui est encore en cours. En 2020, deux autres robots faire passer la population robotique active de Mars à 3 : la mission NASA/JPL Mars2020 visant le cratère de Jezero et la mission ESA/Roscosmos visant la plaine d’Oxia Planum.

    Oxia planum est le site recommandé pour l’atterrissage du rover ExoMars

    Les 8 et 9 novembre 2018 s’est tenue la 5ième conférence du groupe de travail des sites d’atterrissage pour la mission ExoMars 2020 à Leicester, au Royaume Uni. Au cours de cette réunion, la communauté d’ingénieurs et de scientifiques présents ont voté une recommandation pour atterrir sur Oxia Planum, site découvert par l’équipe e-Planets conjointement avec l’IAS (Institut d’Astrophysique Spatiale) de Paris.

    La mission ExoMars, portée par l’ESA (l’Agence Spatiale Européenne) et Roscosmos (l’agence spatiale russe), verra l’envoi en 2020 d’un rover sur le sol martien. La sélection du site d’atterrissage est un processus assez long, au cours duquel plusieurs sites ont été proposés avant de procéder à des choix basés sur divers critères techniques et scientifiques. En 2015, Oxia Planum avait déjà été choisi comme site d’atterrissage, mais le retard de 2 ans de la mission a vu la ré-ouverture des sites à la sélection.

    Pour ce congrès, seuls restaient en course les sites d’Oxia Planum, soutenu par une équipe internationale dirigée par e-Planets et John Carter (IAS), et Mawrth Vallis, soutenu par une équipe international dirigée par l’Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS). Du groupe lyonnais e-Planets, Cathy Quantin-Nataf, Lucia Mandon et Lu Pan ont présenté les travaux de toute l’équipe sur le site d’Oxia Planum. Les deux sites, âgés de plusieurs milliards d’années (> 3,9 Ga), offrent une chance unique d’étudier l’histoire ancienne de Mars, et de remonter dans le temps où la planète était potentiellement habitable par la Vie.

    Les sites d’Oxia Planum et Mawrth Vallis, très proches, sont localisés en bordure du bassin de Chryse Planitia, au niveau de très anciens (> 3,9 Ga) dépôts, potentiellement sédimentaires riches en argiles. (c) image : ESA

    Pendant plus d’une heure, Cathy a pu présenter le site sous toutes ses coutures : sa géologie, son histoire (intimement reliée à la présence d’eau liquide), l’accessibilité des différentes unités… Mais également les nombreux exercices de simulation d’atterrissage réalisés par l’équipe (voir notre note de blog ici).

    Cathy Quantin-Nataf, professeur au LGL

    Lucia a présenté la minéralogie du site en détails, fruit du travail de l’équipe pendant plusieurs années grâce aux instruments HiRISE et CRISM, orbitant autour de Mars à bord de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter.

    Lu, quant à elle, a présenté ses travaux sur les phases ferriques présentes sur le site.

    Les différentes équipes d’ingénierie de la mission étaient également représentées, et ont pu exposer leurs rapports concernant les risques (atterrissage et traficabilité) associés aux deux sites.

    Le prototype « Bruno » du rover, présenté par Thalès

    A la suite de nombreuses discussions, les membres présents ont été conviés à voter pour former une recommandation sur le site préférable. Le consensus, représentant l’avis des scientifiques et ingénieurs, a été que le site de Mawrth Valis et d’Oxia Planum présentaient tous les deux des opportunités pour la recherche de précurseurs de la vie. Cependant, les caractéristiques du module d’atterrissage et du rover rendent l’atterrissage, mais également l’exploration (traficabilité) de Mawrth Vallis sensiblement plus risqués. En conséquences, la communauté a recommandé le site d’Oxia Planum.

    Cette recommandation sera prise en compte par le projet pour l’annonce du choix final du site d’atterrissage, courant 2019. Toute l’équipe est néanmoins très fière d’avoir pu contribuer à ce projet !


    Tempête de « neige » à la surface de Tchouri

    A partir des images acquises par le module OSIRIS de la mission Rosetta,  récemment mises à disposition par l’Agence Spatiale Européenne, l’utilisateur twitter landru79 a réalisé une animation qui nous donne une vue un peu surréelle de la surface de la comète Tchouri dont la poussière donne l’apparence d’une tempête de neige: