De la topographie locale à la morphologie globale : origines et conséquences sur l'activité des noyaux cométaires
Auteur / Autrice : | Selma Benseguane |
Direction : | Aurélie Guilbert-Lepoutre, Jérémie Lasue |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Astrophysique |
Date : | Soutenance le 25/09/2023 |
Etablissement(s) : | Lyon 1 |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (Lyon ; 1991-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes et environnement (Lyon ; 2011-....) |
Jury : | Président / Présidente : Cathy Quantin-Nataf |
Examinateurs / Examinatrices : Aurélie Guilbert-Lepoutre, Jérémie Lasue, Sonia Fornasier, Jean-Baptiste Vincent, Olivier Groussin | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Sonia Fornasier, Jean-Baptiste Vincent |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Les noyaux cométaires manifestent une complexité considérable, tant à l’échelle locale que globale. Des dépressions circulaires, appelées “pits”, ont été observées sur toutes les Comètes de la Famille de Jupiter visitées, suscitant un intérêt pour leur formation et évolution induites par l’activité générée par des processus thermiques et l’érosion dans les conditions actuelles d’illumination. De plus, l’irrégularité globale de ces noyaux nous a conduit à examiner son impact potentiel sur l’activité cométaire globale et l’importance des données de forme du noyau pour une meilleure compréhension des courbes d’activité observées depuis la Terre. Pour répondre à ces questions, nous avons modélisé l’activité thermique, à la fois au niveau des structures topographiques locales ou des pits, et au niveau du noyau entier – en fonction de l’objectif de chaque étude – en tenant compte du modèle de forme complexe et des conditions d’illumination de la surface qui y sont associées. Pour chaque facette du modèle de forme local ou global, nous calculons l’énergie solaire, y compris les effets de shadowing et de self-heating, que nous incluons comme condition de surface d’un modèle d’évolution thermique. Ce modèle génère à son tour des résultats d’activité, tels que les taux de production de gaz ou de poussière et l’érosion locale. Nous avons étudié les pits présents à la surface de 67P/C-G, 9P/Tempel 1, 81P/Wild 2 et 103P/Hartley 2, pour lesquelles nous disposons de modèles de forme 3D à haute résolution. Nous avons effectué des simulations sur une période correspondant à la durée que chaque comète a passée sur son orbite actuelle dans le Système Solaire interne (par exemple, 10 orbites pour 67P). Nous avons trouvé que l’érosion des pits atteinte après toutes les révolutions orbitales ne peut pas expliquer de manière adéquate la morphologie actuelle de ces pits. Ceci est vrai à la fois en termes de quantité de matière érodée et de tendance d’évolution de la forme résultant d’un tel processus. Il est donc peu probable que les pits soient formés par une érosion graduelle. Pour notre étude de l’activité globale, nous nous sommes concentrés sur les comètes 67P, 9P et 103P. Ces comètes ont des modèles de forme 3D et des taux de production observés qui couvrent suffisamment la période autour du périhélie. En utilisant ces données, nous avons pu comparer les taux de production d’eau observés et simulés. Nos simulations ont incorporé à la fois des modèles de forme à faible résolution, qui conservent tout de même la forme globale du noyau, et des modèles sphériques avec des surfaces équivalentes. Nous avons également ajusté divers paramètres structurels et thermiques initiaux. Notre étude a montré que pour comprendre l’activité séculaire des comètes, il est nécessaire de prendre en compte les hétérogénéités thermiques ou mécaniques autant que la forme, voire davantage. Les observations au sol ne peuvent à elles seules lever l’ambiguïté entre ces caractéristiques, ce qui justifie l’utilisation d’une approximation sphérique du noyau pour une première compréhension de l’activité des comètes.