Prélude à la mission Vénus Express : étude de l'atmosphère par spectro-imagerie infrarouge

Prelude to the ''Venus Express'' mission : a study of the atmosphere using infrared spectro-imaging

• Auteur / Autrice : Emmanuel Marcq
• Direction : Thérèse Encrenaz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique et méthodes associées
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Planétologie

Spectroscopie infrarouge

Vénus (planète) -- Atmosphère

Résumé

L'opacité du CO2 de l'atmosphère de Vénus est assez faible dans certaines fenêtres spectrales pour permettre au rayonnement thermique nocturne issu des couches profondes (de 25 à 40 km) et chaudes de parvenir jusqu'à nous. Son spectre vers 2,3 microns fournit un moyen unique d'étudier la composition sous les ''épais nuages, notamment en composés mineurs (CO, OCS, H2O, SO2) dont les variations locales nous renseignent sur la dynamique atmosphérique profonde et sur la chimie de l'atmosphère (voire la possible activité géologique de Vénus). Le début de Venus Express'', crémière mission spatiale depuis la découverte de cette émission infrarouge nocturne, a donc motivé ce travail préparatoire effectué en thèse : avec les spectres obtenus par SpeX à l'IRTF d'Hawaii, nous avons dispose de données similaires à celles attendues de l'instrument spatial VIRTIS-H. Ces observations furent menées lors des périodes de quadrature favorables de 2003 a 2005. Grâce au modèle numérique de transfert radiatif déyeloppé par B. Bézard, nous ayons alors développé des algorithmes permettant de retrouver efficacement les abondances et gradients verticaux, le rapport isotopique de l'eau et l'opacité nuageuse inférieure. Ceci nous permit de confirmer l'enrichissement en CO vers les hautes latitudes et de découvrir des variations anti-corrélées en OCS et une variabilité associée des gradients verticaux, interprétées qualitativement par la dynamique. L'abondance en eau et son rapport D/H ont en outre été mieux précisées. Nous appliquons enfin des méthodes semblables aux premières données de VIRTIS, confirmant certains de ces résultats.

The opacity of CO2 in the atmosphere of Venus is weak enough for the thermal emission to escape from the deep (25-40 km) and hot layers in several spectral Windows. Its spectrum around 2. 3 microns is a unique way to investigate the composition in minor species (CO, OCS, H2O, SO2) under the thick clouds. Their local variations can inform us about the dynamics and chemistry of the lower atmosphere as well as the possible activity of the surface. The beginning of the first space mission since the discovery of this nightside thermal emission, Venus Express, has motivated this preliminary thesis work. Using SpeX at the IRTF in Hawaii, we obtained spectra similar to those expected from the VIRTIS instrument in orbit. We have led our observations during the quadratures from 2003 until 2005. Thanks to the radiative transfer mode! from B. Bézard, we could provide algorithms enabling the retrievals of abundances and vertical gradients, isotopic ratios of water vapor and lower cloud opacity. We could then confirm the suspected enrichment in CO towards higher latitudes, and detect anti-correlated variations in OCS as well as a variability in their vertical gradients. We also provided qualitative dynamical interpretations for these facts. Water abundance and its D/H ratio were also further precised. We finally applied similar methods to the first data from VIRTIS,. And confirmed some of the previous results.