Retracer le parcours de composés volatils : des disques circumstellaires aux intérieurs planétaires

Retracing the fate of volatile compounds : from circumstellar disks to planetary interiors

• Auteur / Autrice : Artem Aguichine
• Direction : Olivier Mousis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Astrophysique et cosmologie
• Date : Soutenance le 22/11/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM)
• Jury : Président / Présidente : Magali Deleuil
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ravit Helled, Jonathan Irving Lunine, Pierre Vernazza
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thibault Cavalié, Anders Johansen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nébuleuses

Disques protoplanétaires

Système solaire -- Origines

Planètes -- Origines

Planétologie

Cosmochimie

Astrophysique

Mots clés libres

Système solaire

Formation planétaire

Astrochimie

Disques protoplanétaires

Structures internes

Solar system

Planetary formation

Astrochemistry

Protoplanetary disks

Interior models

Résumé

Les composés volatils constituent non seulement une part considérable des briques élémentaires pour la formation des planètes, mais sont également indispensables à la naissance de la vie. Les travaux effectués dans cette thèse cherchent à retracer le parcours des composés volatils dans le système solaire ainsi que dans les intérieurs planétaires, via la modélisation numérique des processus physiques qui sont importants pour la formation planétaire et la structure des planètes. D'une part, ces travaux ont mené au développement d'un modèle qui décrit l'évolution de la nébuleuse protosolaire, correspondant à l'état de notre système solaire qui précède la formation des planètes. Ce modèle calcule la distribution radiale des volatils dans la nébuleuse protosolaire, qui est ensuite confrontée aux mesures des abondances dans les planètes pour contraindre leurs conditions de formation. D'autre part, des implémentations ont été faites sur un modèle de structure interne de planètes pré-existants pour étendre le domaine d'application du modèle. Ce modèle de structure interne permet de caractériser les intérieurs des exoplanètes, dont les propriétés sont extraites des observations depuis la Terre ou l'espace.

Volatile compounds are a part of the elementary blocks in planet formation, and are also essentials for the formation of life. The work done in this thesis aims at tracing the path of volatile compounds in the solar system and in planetary interiors, through the modeling of physical processes that are at play at the planetary scale. First, this work led to the development of a model describing the evolution of the protosolar nebula, which corresponds the state of our solar system preceding the formation of planets. This model computes the radial distribution of volatile species in the protosolar nebula, which is then confronted to measurements of abundances in planets to constrain their formation conditions. Second, some implementations were added to an already existing planet interior structure model to extends its working range. This interior model is used to characterize the interior of exoplanets, the properties of which are derived from ground-based and space-borne observatories.