Spectrophotométrie de la matière extra-terrestre

Spectrophotometry of extra-terrestrial matter

• Auteur / Autrice : Sandra Potin
• Direction : Pierre Beck, Bernard Schmitt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'Univers et de l'Environnement
• Date : Soutenance le 26/05/2020
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble (Isère, France ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Cecilia Ceccarelli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Edward Cloutis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Pinet, Antoniella Barucci

Mots clés

Mots clés contrôlés

Astéroïdes -- Exploration

Météorites

Comètes

Photométrie astronomique

Mots clés libres

Photométrie

Comètes

Météorites

Asteroides

Photometry

Comets

Meteorites

Asteroids

Résumé

La spectroscopie en réflectance est l’une des techniques majeures permettant d’obtenir des informations physiques et minéralogiques sur la surfaces des corps planétaires. Cependant, la réflectance d’un corps dépend fortement de paramètres extérieurs à sa surface, tels que sa température ou encore la configuration de l’éclairement et de l’observation. Le nouveau spectro-gonio radiomètre de l’IPAG, SHADOWS, a été spécialement conçu pour réaliser des mesures de réflectance bidirectionnelle de surfaces sombres et de petite taille, telles que les météorites. Ce goniomètre compte également deux cellules environnementales, MIRAGE et IceBERG, permettant de placer les échantillons étudiés dans des conditions de température et pression similaires aux petis corps du Système Solaire. L’analyse des signatures d’hydratation détectées sur des spectres de météorites en conditions astéroïdales a permis de mettre en évidence l’altération de la minéralogie due à la haute température. Un nouveau modèle de déconvolution a été utilisé pour séparer et analyse de manière indépendante les composantes de la bande à 3-µm. La comparaison entre les mesures effectuéesen laboratoire et les observations d’astéroïdes ont mis en évidence un lien entre cette signature spectrale et l’histoire d’altération aqueuse et thermique de la surface. La dépendance de la réflectance avec la géométrie de la mesure a été montré par une série d’analyse en réflectance bidirectionnelle de différentes surfaces. Ces résultats ont ensuite été appliqués sur des simulations d’astéroïde, pour montrer l’effet de la forme du corps sur son spectre intégré.

Reflectance spectroscopy is one of the major techniques used to retrieve information on physical and mineralogical configuration of the surface of planetary bodies. However, the reflectance of a surface strongly depends on parameters unrelated to its surface, such as the temperature or the illumination and observation configuration. The new spectro-gonio radiometer at IPAG, SHADOWS, has been specially designed to conduct bidirectional reflectance spectroscopy on dark and small surfaces, such as meteorites. This goniometeralso owns two environmental cells, MIRAGE and IceBERG, allowing the study on thesamples under similar temperature and pressure conditions as the Solar System small bodies. The analysis of the hydration signatures on meteoritic spectra under asteroidal condition showed the alteration of the mineralogy by the high temperature. A new deconvolution model has been used to separate and independently analyze the components of the 3-µm band. Comparison between laboratory measurements and telescopic observations of asteroids highlighted the link between this spectral signature and the aqueous and thermal alteration history of the surface. A serie of bidirectional reflectance spectroscopyon various surfaces showed that the reflectace strongly depends on the geometrical configuration of the measurement. These results have been then applied to a simulated asteroid to show the effect of the shape of the body on its integrated spectrum.