Dynamique des surfaces planétaires actives : quantification des paysages, modélisation et inversion

Dynamic of active planetary surfaces : quantification, modeling and inverse method

• Auteur / Autrice : Sylvain Breton
• Direction : Cathy Quantin-Nataf
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre et de l'univers
• Date : Soutenance le 10/12/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes et environnement (Lyon ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Allemand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cathy Quantin-Nataf, Christoph Gross, Laëtitia Le Deit
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Bouley, Sylvain Douté

Mots clés

Mots clés contrôlés

Planètes -- Surfaces

Cratères météoritiques

Mars (planète)

Mots clés libres

Mars

Cratères d'impact

Évolution des paysages

Mars

Impact craters

Landscape evolution

Résumé

Les cratères d'impact sont indispensables dans l'étude des surfaces planétaires. D'une part, les statistiques de leur nombre permet de dater les surfaces planétaires, d'autre part, leur forme révèle les processus de surface qu'ils ont connu. Cette thèse propose de coupler les études statistiques et morphologiques afin d'étudier la temporalité et l'importance des processus sédimentaires et/ou volcaniques des surfaces planétaires. L'utilisation de la profondeur des cratères permet de rajouter une dimension aux distributions avec l'introduction des distributions en fréquence de taille et de profondeur (SDFD), offrant ainsi un aperçu des modifications morphologiques des cratères. Nous avons développé en conséquence des modèles permettant de modéliser l'évolution d'une population de cratères en prenant en compte les phénomènes d'oblitération. La surface Mars est largement cratérisée, mais ils ont pour la plupart été fortement modifiés par des processus volcaniques et/ou sédimentaires. A partir des SDFDs, nous avons estimé les taux d'oblitération martiens à une échelle globale. Ces taux sont, au Noachien, de plusieurs milliers de m/Ga, mais décroissent rapidement dès l'Hespérien inférieur et sont proches de 0 à l'Amazonien. L'oblitération sur la province de Tharsis a décru beaucoup moins rapidement suggérant une persistance du volcanisme à l'Amazonien inférieur. Les plaines du nord à l'Amazonien sont marqué par des taux d'oblitération un ordre de grandeur au-dessus du reste de la planète, qui pourraient indiquer la mise en place continue de la Vastitas Borealis Formation au cours de l'Amazonien moyen. En complément de notre approche à l'échelle globale, nous avons déterminé des taux d'oblitération actuels à partir de cartographies de cratères réalisées à haute résolution spatiale sur des sites d'atterrissage de rovers actuels et futurs. Les sites de Mawrth Vallis et d'Oxia Planum présentent les taux d'oblitération actuels les plus importants en particulier au niveau de leurs unités geologiques riches en minéraux hydratés

Impact crater are often used in the study of planetary surfaces. On the one hand, statistics on crater number provide the age of the surface, on the other hand, their shapes reflect the surface processes they witnessed. This study combines the statistic and morphology approaches in order to investigate the timing and intensity of sedimentary and volcanic processes of planetary surfaces. The use of crater depth measurements add a dimension to frequency distributions with the introduction of size and depth frequency distribution (SDFD). SDFSs can be interpreted in term of crater obliteration rates thanks to crater chronology models. We also developed models of crater population taking into account obliteration. Mars surface is highly cratered with many craters displaying signs of modifications by volcanic process, sedimentation and erosion. We interpreted SDFDs using a classic crater chronology system, to produce global maps of obliteration at different epochs of Mars. During Noachian, obliteration rates reach several thousands m/Gy, but rapidly decrease during early Hesperian and are close to 0 during Amazonian. Obliteration on the province of Tharsis decreased slower, suggesting a persistence of volcanic activity until early Amazonian. Northern lowlands witness Amazonian obliteration rates one order of magnitude higher than the rest of the planet, which may indicate the continuous formation of Vastitas Borealis during middle Amazonian. In addition to our global approach, we computed recent obliteration rates from mapping of high resolution images on landing sites of rover missions. Mawrth Vallis and Oxia Planum present significant obliteration rates, especially on units containing hydrated minerals