Thèse soutenue

Étude des espèces mineures dans la mésosphère nocturne de Vénus
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Auteur / Autrice : Daria Evdokimova
Direction : Franck MontmessinDenis Belyaev
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
Date : Soutenance le 22/01/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay en cotutelle avec Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences (IKI)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Atmosphères, observations spatiales (Guyancourt, Yvelines ; 2009-....)
référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
Jury : Président / Présidente : Nathalie Carrasco
Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Lebonnois, Dimitrij Titov, Nicholas Schneider, Alexander Rodin
Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Lebonnois, Dimitrij Titov

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les processus chimiques de l'atmosphère dense de CO2 de Vénus sont contrôlés par des gaz à traces tels que SO2, O3, H2O, CO, etc. Parmi ces composants atmosphériques, un groupe de composés soufrés et oxygènés occupe une place centrale.L'objectif de cette thèse concerne l'étude du dioxyde de soufre et de l'ozone présents du côté nuit de la haute mésosphère de Vénus entre 85 et 110 km d’altitude. La chimie et la dynamique sont très actives dans cette région et le cycle chimique du soufre dans cette région conduit à la formation de l’épaisse couche nuageuse entre 47 et 70 km d’altitude tout autour de la planète. En outre, on n'a pas encore déterminé exactement quelles interactions chimiques étaient responsables de l'équilibre sur le long terme du CO2. Une réelle difficulté subsiste en effet quant à notre capacité à évaluer la capacité d'oxydation de l'atmosphère vénusienne, du fait de l'absence de mesures directes de la quantité d'oxygène moléculaire. Cependant, des estimations indirectes de l'O2 peuvent être faites sur la base des dérivés de cette molécule, dont l'un en particulier est l'ozone. On s’attend à ce que l’ozone soit impliqué dans des réactions avec des espèces principalement chlorées très présentes sur Vénus.Mon travail de recherche est basé sur les données obtenues par le canal UV du spectromètre SPICAV à bord de l'orbiteur Venus Express qui a opéré entre 2006 et 2014. SPICAV est un instrument particulièrement bien adapté à la mesure de CO2, SO2 et O3 du côté nuit de l'atmosphère de Vénus au-dessus de la couche nuageuse. Mon étude comprend également une ré-évaluation détaillée de la précision des méthodes de traitement des données spectrales employées jusqu’alors pour déterminer les distributions verticales de la concentrations de gaz dans l'atmosphère. Il s'agit principalement d'une séparation entre la lumière d’une étoile utilisée pour la mesure et celle d’émissions UV provenant de différentes sources, que l’on considère comme parasitant l’interprétation des données obtenues lors des occultations stellaires. Une influence très forte de la calibration en longueur d'onde a pu être mise en évidence, et a abouti à une modification de la technique de calibration se basant sur la comparaison de la position des raies stellaires avec une base de données de référence. Ainsi, cela a permis d'établir des profils de SO2 de 85 km à 100 km principalement localisés dans les latitudes moyennes. Ces profils suggèrent que SO2 est uniformément mélangé dans cette gamme d’altitude et qu’il est soumis à une variabilité forte sur de faibles échelles de temps. Cependant, une faible augmentation a été constatée entre le matin et le soir dans les zones du terminateur vénusien et à une altitude de 90-95 km. Enfin, après la découverte de la couche d'ozone sur Vénus faite par Montmessin et al. (2011), la présence de l’ozone a pu être confirmée dans plus de 100 séances d'occultation. L'étude actuelle montre également que les valeurs d'ozone détecté correspondent à ses valeurs maximales plutôt qu'à l'épaisse couche stable que l’on trouve près du sommet des nuages. Ces résultats représentent la première base de données sur la distribution verticale détaillée de la teneur en SO2 et O3 dans la mésosphère supérieure du côté nuit, ce qui ouvre de nouvelles perspective pour la compréhension théorique des processus se produisant dans l'atmosphère de Vénus.