Observations heterodynes millimetriques et submillimetriques de titan : etude de la composition chimique de son atmosphere

Millimeter and submillimeter heterodyne observations of titan : study of the chemical composition of its atmosphere

• Auteur / Autrice : TAUFIQ HIDAYAT
• Direction : André Marten
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

Les observations de radioastronomie millimetrique ont permis d'effectuer de grandes decouvertes dans le domaine planetaire. Ce n'est que depuis une dizaine d'annees seulement que titan, qui emet un flux tres faible, est observe a l'aide de techniques heterodynes. Ces mesures se trouvent etre particulierement interessantes car elles permettent de retrouver le profil vertical du constituant recherche lorsque le spectre comporte un rapport signal-sur-bruit suffisant a haute resolution spectrale. Le travail de recherche expose ici presente donc des observations de radioastronomie millimetrique et submillimetrique obtenues sur titan pendant plusieurs annees aux observatoires de l'iram (telescope de 30m, grenade, et interferometre du plateau de bure, grenoble) et a l'observatoire du jcmt (hawaii). La totalite des mesures a ete analysee afin de rechercher des informations precises sur son atmosphere, en particulier en terme de composition stratospherique. Des simulations de spectres synthetiques, prenant en compte la geometrie spherique du satellite, ont permis de deduire les profils verticaux de 7 constituants ainsi que des limites superieures de 5 autres especes moleculaires. Les resultats principaux concernent le monoxyde de carbone, trois nitriles (hcn, ch#3cn, hc#3n) pour lesquels nous proposons des distributions verticales : entre 60 et 350 km pour co, 80 et 500 km pour les nitriles. Des limites superieures de rapport de melange sont proposees pour les nitriles plus complexes c#2h#3cn, c#2h#5cn et hc#5n, et deux composes oxygenes h#2co et ch#3oh. Les resultats presentes sont compares a des predictions recentes de modelisations photochimiques. Trois isotopes de hcn et co ont ete observes dans plusieurs transitions de #1#3co, h#1#3cn et hc#1#5n. La distribution verticale de h#1#3cn, comparee a celle de h#1#2cn, nous a permis de deduire la valeur precise du rapport #1#2c/#1#3c (voisin de la valeur terrestre), puis de contraindre la distribution de co dans la basse stratosphere. Les dernieres observations effectuees en juillet 1997 au telescope de 30m de l'iram nous ont permis de mesurer avec grande precision le rapport hc#1#4n/hc#1#5n, que l'on trouve egal a 60, comportant un facteur d'enrichissement en #1#5n egal a 4,5 si l'on prend comme reference la valeur terrestre de 272. Titan s'avere donc comme le second objet du systeme solaire, apres mars, qui presente une forte anomalie isotopique en #1#5n. Nous proposons une analyse de ce resultat a l'aide d'etudes qui ont ete appliquees a mars, mais nous concluons que ce fort enrichissement du rapport hc#1#5n/hc#1#4n est a present difficilement explicable et necessitera des etudes theoriques approfondies. Des perspectives observationnelles nouvelles de titan sont ebauchees : certaines a court terme concernent la poursuite de programmes deja engages ; d'autres envisagent des perspectives a plus long terme qui combineront des mesures interferometriques, resolvant le disque de titan, que les tres grands projets d'interferometres millimetriques permettront, et les nombreuses mesures qu'apportera la mission cassini.