Formation et développement des lacs Titan : interprétation géomorphologique d'Ontario lacus et analogues terrestres

Formation and development of Titan's lakes : geomorphological interpretation of Ontario lacus ans terrestrial analogues

• Auteur / Autrice : Thomas Cornet
• Direction : Olivier Bourgeois, Stéphane Le Mouëlic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie - astrophysique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Planétologie et Géosciences (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes (1962-2021)
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Mangold
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Le Mouëlic, Olivier Bourgeois, François Guillocheau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Costard, Christophe Delacourt

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lacs

Titan (satellite de Saturne)

Surfaces

Résumé

La sonde Cassini a révélé en 2006 l’existence de lacs et de mers dans les régions polaires de Titan, la principale lune de Saturne. Ces lacs seraient remplis de méthane et d’éthane liquides, métastables à la surface de Titan, tout comme l’est l’eau sur Terre. La forme arrondie des dépressions dans lesquelles ils résident suggère une formation des dépressions par des processus volcaniques, thermokarstiques, karstiques ou évaporitiques. Cette thèse vise donc à comprendre le mécanisme de formation et le développement des dépressions lacustres sur Titan. L’étude comparative entre Ontario Lacus, la plus grande dépression lacustre de l’hémisphère Sud, et le pan d’Etosha, une dépression karsto-évaporitique de Namibie, suggère un scénario de formation basé sur la dissolution d’une couche superficielle soluble dans les liquides. Cette couche se formerait par (1) cristallisation évaporitique sous climat aride de composés organiques dissous dans les liquides, et/ou (2) accumulation en surface d’hydrocarbures solides synthétisés dans l’atmosphère. Les analogies entre d’autres dépressions lacustres sur Titan et sur Terre semblent indiquer que la dissolution et l’évaporation jouent un rôle prépondérant dans le façonnement et l’évolution de la surface de Titan. La comparaison entre les climats de Titan et de la Terre indique l’existence d’un climat globalement aride, plus humide aux hautes latitudes, compatible avec les mécanismes karstiques et évaporitiques suggérés. Des expériences en laboratoire, des cartographies de composition de la surface et des études géomorphologiques futures apporteront des contraintes supplémentaires sur le lien entre ces processus et le climat de Titan.

The Cassini spacecraft has revealed in 2006 the existence of lakes and seas in the polar regions of Titan, Saturn’s major moon. These lakes would be filled by liquid methane and ethane, metastable on Titan’s surface, such as water is on Earth. The rounded shape of the depressions in which they lie suggests a depression formation related to volcanic, thermokarstic, karstic or evaporitic processes. This thesis thus aims at understanding formation mechanisms and the development of the lacustrine depressions on Titan. The comparative study between Ontario Lacus, the largest lacustrine depression of the southern hemisphere, and the Etosha pan, a karsto-evaporitic depression of Namibia, suggests a formation scenario based on the dissolution of a superficial layer soluble in the liquids. This layer would form by (1) evaporitic crystallization under an arid climate of organic compounds dissolved in the liquids, and/or (2) surface accumulation of solid hydrocarbons synthesized in the atmosphere. The analogies between other lacustrine depressions on Titan and on Earth seem to indicate that dissolution and evaporation play a predominant role in the shaping and the evolution of Titan’s surface. The comparison between Titan’s and Earth’s climates indicates the existence of an overall arid climate, more humid at high latitudes, compatible with the suggested karstic and evaporitic mechanisms. Future laboratory experiments, compositional mapping of the surface and geomorphological studies will bring further constraints on the link between these processes and Titan’s climate.