Geops (Geosciences Paris Sud)


Nos tutelles

CNRS

Nos liens

Rechercher




Accueil > Recherche > Thèses / HDR > Thèses soutenues > 2019

15/11/2019 - BELGACEM Ines

Doctorat en structure et évolution de la terre et des autres planètes
 
Ecole doctorale : Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux, Géosciences (SMEMaG)
 
Financement : Airbus Defence & Space Toulouse + IDEX Paris Saclay (Projet IDI 2016)
 
Sujet : Etude des modèles de réflectance des lunes glacées de Jupiter
 
Directeur de thèse : Frédéric Schmidt (GEOPS)
 
Co-encadrant : Grégory Jonniaux (Airbus Defence & Space)
 
Unité de recherche : GEOPS - Géosciences de Paris Sud UMR 8148 – Orsay

Equipe : Géomorphologie planétaire et interactions subsurface atmosphère

Thèse soutenue le vendredi 15 novembre à 14h à l’amphi Blandin (bât. 510) devant un jury composé de :
- Sylvain Douté (IPAG, Grenoble) - Rapporteur
- Sonia Fornasier (LESIA, Meudon) - Rapportrice
- Hermann Zeyen (GEOPS, Orsay) - Examinateur
- Deborah Domingue (PSI, Arizona, USA) - Examinatrice
- Stefan Schröder (DLR, Berlin) - Examinateur
- Frédéric Schmidt (GEOPS, Orsay) - Directeur de thèse
- Grégory Jonniaux (Airbus DS, Toulouse) - Co-encadrant

Résumé :

Les satellites glacés de Jupiter sont d’un grand intérêt scientifique dans la recherche d’habitabilité au sein de notre système solaire. Elles abritent probablement toutes trois des océans d’eau liquide sous leur croûte glacée. Leurs surfaces présentent différents stades d’évolution – celle de Callisto est très ancienne et entièrement recouverte de cratères, celle de Ganymede est un mélange de terrains sombres et cratérisés et de plaines claires et plus jeunes et la surface d’Europa est la plus jeune et présente des signes d’activité récente. Cette thèse porte sur la photométrie, c’est à dire l’étude de l’énergie lumineuse réfléchie par une surface, en fonction des géométries d’éclairement et d’observation. Les études photométriques permettent de déterminer l’état physique et la microtexture des surfaces (porosité, structure interne, forme des grains, rugosité, transparence…). Une bonne connaissance photométrique est également d’une importance cruciale dans la correction des jeux de données pour toute étude cartographique ou spectroscopique ainsi que pour les futures missions de cette décennie : Europa Clipper de la NASA et JUpiter ICy Moons Explorer de l’ESA.
Deux types d’information sont nécessaires pour réaliser une étude photométrique : des données de réflectance et des données géométriques (conditions d’illumination et d’observation). Pour obtenir les premières, nous avons utilisé et calibré des images de missions spatiales passées - Voyager, New Horizons et Galileo. Pour obtenir les secondes, nous avons développé des outils permettant de corriger les métadonnées de ces images (ex : la position et l’orientation des sondes) afin d’obtenir des informations géométriques précises. Nous avons, d’autre part, développé un outil d’inversion pour estimer les paramètres photométriques de Hapke sur des régions d’Europa, Ganymede et Callisto sur l’ensemble du jeu de données en un seul calcul. Enfin, nous discutons des liens possibles entre les paramètres photométriques estimés, la microtexture de la surface et les processus endogènes/exogènes mis en jeu.

Abstract :
Jupiter’s icy moons are of great interest in the search for habitability in our Solar System. They probably all harbor liquid water ocean underneath their icy crust. Their surfaces present different stages of evolution – Callisto is heavily cratered and the oldest, Ganymede shows a combination of dark cratered terrain and younger bright plains and Europa’s surface is the youngest with signs of recent and maybe current activity. This work focuses on photometry, i.e. the study of the light scattered by a surface in relation to the illumination and observation geometry. Photometric studies give us insight on the physical state and microtexture of the surface (compaction, internal structure, shape, roughness, transparency…). A good photometric knowledge is also of crucial importance in the correction of datasets for any mapping or spectroscopic study as well as for the future missions of this decade – NASA’s Europa Clipper and ESA’s JUpiter ICy moons Explorer.
Two pieces of information are necessary to conduct a photometric study – reflectance data and geometric information (illumination, viewing conditions). For the former, we have used and calibrated images from past space missions – Voyager, New Horizons and Galileo. For the latter, we have developed tools to correct these images metadata (e.g. spacecraft position and orientation) to derive precise geometric information. Moreover, we have developed a Bayesian inversion tool to estimate Hapke’s photometric parameters on regions of Europa, Ganymede and Callisto. We estimate all parameters on our entire dataset at once. Finally, we discuss the possible links between the photometric parameters, the surface microtexture and endogenic/exogenic processes.