Etude comparative de l'évolution diachronique des environnements géologiques et volcanologiques de la Terre et des satellites de Saturne Titan et Encelade

Comparative study of the diachronic evolution of the geological and volcanological environments of the earth with the saturnian satellites Titan and Enceladus

• Auteur / Autrice : Anezina Solomonidou
• Direction : Athéna Coustenis, Konstantinos Kyriakopoulos, Xenophon Moussas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Observatoire de Paris (1667-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Stamatios M. Krimigis
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Athéna Coustenis, Konstantinos Kyriakopoulos, Xenophon Moussas, Pascal Rannou, Ioannis A. Daglis, Gabriel J. R. Tobie, Jean-Pierre Lebreton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Rannou, Ioannis A. Daglis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Titan (satellite de Saturne)

Saturne (planète)

Planètes -- Géologie

Albédo

Résumé

Cette thèse porte sur l’étude de l’environnement de Titan et Encelade, satellites de Saturne, observés par la mission Cassini-Huygens. On présente différents aspects de la géologie de Titan mettant l’accent sur les caractéristiques de la surface, les processus géologiques, la structure interne et la corrélation et échanges entre l’atmosphère. Les caractéristiques morphotectoniques sont présentées sur la base des modèles terrestres. Des zones de Titan probablement corrélées à l’intérieur sont étudiées avec un modèle géophysique de distorsion des marées et jugées conformes en localisation dynamique interne. Ensuite on étudie l’albédo de surface et la composition des régions spécifiques sur Titan – déterminées par la méthode PCA – à partir des données Cassini / VIMS (0,4 à 5 microns) sur lesquelles on applique un code de transfert radiatif mis à jour avec les paramètres spectroscopiques les plus récents. Le suivi temporel de ces zones a montré des changements de leur albédo de surface pendant 1 à 3,5 ans, ce qui implique des processus exogènes dynamiques qui affectent la surface et qui est compatible avec du cryovolcanisme. Les processus sui forment la surface d’Encelade sont également discutés. Les analogies avec la surface terrestre et les internes possibles sur les satellites de glace sont explorés. Les implications astrobiologiques de ce travail sont discutées en ce qui concerne leur habilitation. Ces études sont liées à la préparation de futures missions spatiales vers les systèmes de Jupiter et de Saturne et les possibilités de charge utile. Enfin, la sensibilisation du grand public et les perspectives de cette recherche sont discutés.

This thesis presents on the study of the environment of Titan and Enceladus, Saturn’s satellites observed by the Cassini-Huygens mission. Various aspects of the geology of Titan are presented focusing on the characteristics of the surface geological features and processes, the internal structure and the correlation with the atmosphere. The morphotectonic features are presented on the basis of terrestrial models. Moreover, Titan areas probably correlated with the interior are tested against a geophysical model of tidal distortion and found to conform with localization and internal dynamics. We then study the surface albedo and composition of specific Titan areas (Hotei Regio, Tui Regio, Sotra Patera) –determined by the PCA method- based on data from Cassini/VIMS (0. 4-5 μm) on which a radiative transfer code is applied with the most updated spectroscopic parameters. Monitoring of these areas showed surface albedo changes in the course of 1-3. 5 yrs, implying dynamic exogenic-endogenic processes that affect the surface and compatible with cryovolcanism in the case of Sotra Patera. Processes that form the surface of Enceladus are also discussed. In addition, the analogies with the Earth’s surface and possible internal processes on the icy satellites are being explored. The astrobiological implications of this work are discussed within the framework of the quest for habitable environments in our outer Solar system. These studies are related to the preparation of the future space missions to the systems of Jupiter and Saturn and payload capability. Finally, public awareness and perspectives of this research are discussed.