Étude théorique et expérimentale des mélanges eau - ammoniac : applications à Titan

par Judith Pargamin

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre et de l'univers

Sous la direction de Christophe Sotin.

Soutenue en 2004

à Nantes .


  • Résumé

    Titan est une lune glacée de Saturne. Son noyau rocheux est entouré d'une couche d'H2O de 800 km d'épaisseur. La présence d'ammoniaque, ayant une action anti-gel, permet de prédire la persistance d'une couche liquide sous la glace de surface. La taille et les caractéristiques physico-chimiques de celle-ci sont déterminées par la composition chimique globale de la couche glacée. Les diagrammes de phase des mélanges eau - ammoniaque sont étudiés expérimentalement à l'aide d'un appareillage haute - pression basse - température avec une cellule à enclume de saphirs. Des points expérimentaux sur la fusion (liquidus et solidus) ont été acquis dans des gammes où il n'y avait pas de données jusqu'à maintenant. L'ensemble des mesures existantes a été inversé, fournissant une formulation mathématique des surfaces de liquidus dans un diagramme P - T - composition. Ces résultats sont appliqués à la nature des couches solides profondes de Titan, ainsi qu'à la problématique du renouvellement du méthane atmosphérique. On montre ainsi que les clathrates de méthane piégés à l'intérieur du satellite seraient d'origine primordiale et situés dans un réservoir proche de la surface.


  • Résumé

    Titan is an icy moon of Saturn. Its rocky core is surrounded by an H2O layer about 800 km thick. The presence of ammonia, a compound with an anti-freeze action, allows to keep a liquid layer under the surface ice. The size and the physical and chemical characteristics of this layer are determined by the global chemical composition of the icy layer. The phase diagrams of the ammonia-water mixtures are experimentally studied at high-pressure and low-temperature with a sapphire anvil cell. Experimental data on the melting (liquidus and solidus) have been measured in a range where no previous data where available. All the data have been inversed in order to obtain a mathematical expression of the liquidus surfaces in the pressure-temperature-composition field. The results have been applied to the nature of the deep liquid layers of Titan, and to the problem of the re-supplying of the methane in the atmosphere. We show that the methane clathrates stocked in Titan are primordial, and may be located in shallow reservoirs.

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Informations

  • Détails : 224 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 153-162

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2004 NANT 2034
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