Structure et dynamique des couches de glace de Titan et d’Encelade

par Axel Lefevre

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre et de l'Univers, Planétologie


  • Résumé

    L’observation de la surface des satellites de glace, en particulier Titan et Encelade, montre la présence de nombreuses structures tectoniques et de variations topographiques à grande échelle signe d’une dynamique de la couche de glace. Cette dynamique joue un rôle majeur dans les processus d’échanges entre l’intérieur de ces satellites, riche en eau liquide, et leur surface. Les données acquises par la mission Cassini-Huygens permettent d’apporter des contraintes sur la structure interne de ces deux satellites. La forme de Titan et son champ de gravité impliquent des variations d’épaisseur de la couche de glace externe et/ou des variations latérales de densité en surface. Afin de quantifier l’amplitude de ces variations, des modèles de structure interne satisfaisant à la fois le champ de gravité et la topographie ont été développés dans cette thèse. L’étude de la stabilité mécanique de ces variations a montré la présence d’un océan interne relativement froid et au dessous d’une couche externe conductive. La modélisation de la réponse viscoélastique de la couche de glace externe en réponse à la formation d’une charge topographique à sa base a permis de quantifier l’amplitude des taux cristallisation nécessaires à la formation de la topographie en surface. En outre, les modèles viscoélastiques développés ont permis également d’estimer l’amplitude du champ de contrainte en surface associée à la formation de cette topographie. Sur Encelade, les premières analyses du champ de gravité et de la forme permettent d’apporter des contraintes sur la forme du réservoir interne liquide. Les méthodes développées pourront être appliquées par la suite à d’autres corps tels Ceres et Ganymède.

  • Titre traduit

    Structure and dynamics of Titan and Enceladus's ice shells


  • Résumé

    The surface of icy satellites, especially Titan and Enceladus, displays many tectonic features and long wavelength topographic variations indicative of the outer ice shell dynamics. These dynamics play a key role in exchange processes between the water-rich interior, and their surface. Data collected by Cassini-Huygens provided essential constraints on the dynamic and internal structure of these two satellites : Titan’s shape and gravity field imply thickness variations of the,outer ice shell and/or subsurface lateral density variations. In order to quantify the amplitude of these variations, interior structure models satisfying simultaneously gravity and topography data sets were developed during this thesis. The analysis of the mechanical stability of such variations revealed the presence of a relatively cold internal ocean under a conductive outer ice shell. Modeling the viscoelastic response of the outer ice shell to topographic loads allows us to quantify the amplitude of crystallization rates at the origin of the surface topography. Moreover, the developed models, allow the estimation of the amplitude of the near surface stress field associated to the topography development. In the case of Enceladus, preliminary analysis of the gravity field and shape provides constraints on the shape of the internal liquid reservoir. The tools developed in this work may be applied afterward on the cases of Ceres and Ganymede.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (186 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr p.169-186.

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2014 NANT 2088
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