Evolution des aérosols dans la haute atmosphère de Titan

par Audrey Chatain

Projet de thèse en Structure et évolution de la terre et des autres planètes

Sous la direction de Nathalie Carrasco et de Olivier Guaitella.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux, géosciences , en partenariat avec LATMOS - Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (laboratoire) , IMPEC (equipe de recherche) et de Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-09-2017 .


  • Résumé

    Titan, la plus grosse lune de Saturne, est un corps doté d'une atmosphère proche de celle de la Terre primitive. En orbite dans le système de Saturne depuis 2004, la mission Cassini-Huygens a mis en évidence une formation inattendue d'aérosols organiques dans la haute atmosphère à environ 1000 km d'altitude. Ces aérosols organiques pourraient constituer une véritable source de matériaux prébiotiques sur Titan. Des études sont menées en laboratoire pour étudier plus en détail la composition et les mécanismes de formation d'analogues à ces aérosols organiques de type ionosphérique. Jusqu'à aujourd'hui les laboratoires se sont focalisés sur la formation des aérosols. L'objectif de cette thèse est de franchir un pas de plus et de se demander si en parallèle de la formation, les aérosols ne sont pas soumis à des processus d'évolution dans leur environnement ionisé. En effet, l'ionosphère est un véritable plasma poussiéreux, un milieu où coexistent des espèces gazeuses (chargées et neutres) et les aérosols solides en suspension. Une évolution des composés solides présents et bombardés par des particules chargées est donc suspectée. Et réciproquement, le milieu environnant est très certainement modifié par la présence de ces particules nanométriques. Il s'agit donc d'un sujet à l'interface entre deux domaines : la physique-chimie des hautes atmosphères planétaires et les plasmas. J'utilise les installations complémentaires de mes deux laboratoires (le LATMOS et le LPP) pour synthétiser des aérosols, les faire évoluer dans un plasma, et caractériser leur interaction avec la phase gaz. L'étude de données Cassini dans l'ionosphère me permet aussi d'analyser comment la présence d'aérosols perturbe les espèces chargées sur Titan.

  • Titre traduit

    Evolution of the aerosols in Titan's upper atmosphere


  • Résumé

    Titan, Saturn's biggest moon, is a planetary body with an atmosphere similar to primitive Earth. In the Saturnian system from 2004 to 2017, the Cassini-Huygens mission discovered that unsuspected organic nano-particles are formed in the upper atmosphere, above 1000km. These aerosols are a source of prebiotic material on Titan. Studies are performed in the laboratories to study in detail the composition and the formation mechanisms of these aerosols. Up to know, laboratories focused on the beginning of the formation. Here we want to go a bit further and see if particles are also altered by their ionized environment. Indeed, the ionosphere is a dusty plasma, where one can find both gaseous species (charged or neutral) and solid aerosols. Therefore, it is likely that solid grains evolve due to bombardment by charged particles. And, on the other way round, the ambient plasma should be modified by the nano-particles present. This project links two research fields: physics and chemistry of the planetary atmospheres and plasma studies. I use the complementary knowledge of my two laboratories (LATMOS and LPP) to synthesize aerosols, expose them to plasma environments and characterize their interaction with the gas phase. The study of Cassini data in the ionosphere will also help me to understand how aerosols disturb charged species on Titan.