Déformation globale et structure interne de Vénus dans le cadre de ses missions d'exploration

Global deformation and internal structure of Venus in the frame of its exploration missions

• Auteur / Autrice : Christelle Saliby
• Direction : Agnès Fienga, Anthony Mémin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la planète et de l'univers
• Date : Soutenance le 10/11/2022
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Géoazur (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Jury : Président / Présidente : Karin Sigloch
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Agnès Fienga, Anthony Mémin, Karin Sigloch, Alexandre Carlos Morgado Correia, Nicolas Coltice, Nicolas Rambaux, Hauke Hussmann, Mark Wieczorek
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexandre Carlos Morgado Correia, Nicolas Coltice

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vénus (planète) -- Géologie

Modèles mathématiques

Planètes telluriques

Planètes -- Structure interne

Mots clés libres

Vénus

Géophysique planétaire

Structure interne

Rebond sismique

Venus

Planetary geophysics

Internal structure

Seismic rebound

Résumé

La planète Vénus est souvent appelée la soeur de la Terre car elle a un rayon et une densité similaires. La structure interne des deux planètes est donc supposée similaire avec un noyau riche en fer, un manteau de silicate de magnésium et une croûte de silicate. Malgré ces similitudes, Vénus n'a pas de tectonique des plaques et de champ magnétique interne. Son atmosphère est épaisse, dense et riche en CO2. Vénus a également une température et une pression de surface élevées de 737 K et 93 bars, respectivement. Les connaissances sur Vénus sont basées sur sa masse, son rayon, sa température de surface, sa topographie et son champ de gravité. De nombreuses informations sont encore inconnues comme la structure de son noyau, la viscosité du manteau et le degré de son activité issue des panaches du manteau. Cette planète est intéressante car elle a évolué très différemment de sa planète soeur et des indices récentes d'activité volcanique ont été observées. Dans le cadre des futures missions d'exploration de Vénus EnVision et VERITAS, nous étudions la structure interne de la planète et évaluons la détection de son activité géophysique. Tout d'abord, nous utilisons la masse, le moment d'inertie, le nombre de marée Love k2 et une plage attendue du facteur de qualité Q dérivé des observations géophysiques et géodésiques pour sélectionner, en utilisant une approche Monte-Carlo, les profiles probables des modèles de Vénus. Les modèles sélectionnés constitués de quatre ou cinq couches sont des descriptions radiales des paramètres rhéologiques de Vénus. Nos modèles sélectionnés montrent que des contrastes significatifs de viscosité existent entre le manteau supérieur et le manteau inférieur et favorisent un noyau sans sulfur. Deuxièmement, nous estimons l'effet d'une activité sismique sur le déplacement de surface et la variation de gravité. Pour ce faire, nous supposons l'occurrence d'un rifting sur Vénus de la même géométrie et de la même magnitude que l'événement sismique de 2005 de Manda Hararo-Dabbahu dans le système de rift Est-Africain sur Terre. Après avoir validé notre calcul pour la Terre, nous appliquons le même modèle de dip-slip sur un modèle de Vénus et calculons les rebonds cosismiques et postsismiques.Nous montrons qu'avec les futures mesures d'altimétrie des missions EnVision et VERITAS, les fractures sur Vénus seront mieux cartographiées et donc plus d'informations sur son activité géologique seront déduites. De plus, la relaxation de surface après un événement sismique sera observée avec Repeat Pass Interferometry (RPI) effectuée avec VERITAS qui donnera possiblement des indications sur la magnitude et la profondeur d'une dislocation sismique.

The planet Venus is called the twin sister of the Earth since it has a similar radius and density. The internal structure of the two planets are therefore assumed to be close with an iron rich core, a magnesium silicate mantle and a silicate crust. Despite these similarities Venus lacks plate tectonics and an internal magnetic field. Its atmosphere is thick, dense and rich in CO2. Venus also has high surface temperature and pressure of 737 K and 93 bars, respectively. The known facts about Venus are drawn from its mass, radius, surface temperature, topography and gravity field. Many information are still unknown as its core structure, mantle viscosity and extent of its activity driven from mantle plumes. This planet is of interest since it evolved very differently from its twin planet andrecent proof of volcanic activity have been observed. In the frame of the future Venus exploration missions EnVision and VERITAS, we investigate the internal structure of the planet and assess the detection of its geophysical activity. Firstly, we use the mass, the moment of inertia, the tidal Love number k2 and an expected range of the quality factor Q derived from geophysical and geodetical observations to select, using a Monte-Carlo approach, the most likely interior models of Venus. The selected models made of four or five layers are radial descriptions of Venus rheological parameters. Our selected models show that significant contrasts in the viscosity are required between the upper mantle and the lower mantle and additionally favor a sulfur free core. Secondly, we estimate the effect of a Venus-quake on the surface displacement and gravity variation. To do so we suppose the occurrence of a dip-slip rifting on Venus of the same geometry and magnitude as the 2005 Manda Hararo-Dabbahu seismic event in the East-African rift system on Earth. After validating our computation for the Earth, we apply the same dip-slip model on a model of Venus and calculate the coseismic and postseimic rebounds. We show that, with future EnVision and VERITAS altimetry data, the rifts on Venus will be better mapped and therefore more information on its geological activity should be obtained. Additionally, the surface relaxation after a seismic event will be observed with Repeat Pass Interferometry (RPI) performed with VERITAS which will possibly give indications on the magnitude and depth of a seismic dislocation.