Origine et Évolution des corps planétaires. Préparation et analyse de missions spatiales planétaires MARS EXPRESS et CASSINI.

Objets d'étude: Mars et Petits corps (Satellites, Anneaux, Objets de Kuiper, Astéroïdes)
Je cherche à contraindre l'origine et l'évolution de ces objets en combinant les approches complémentaires et prioritaires suivantes:

1. Observations Télescopiques (spectroscopie, photométrie)
2. Analyse spectroscopique (composition) et photométrique (état de surface)
3. Préparation et Analyse des données spectro-imagerie des missions spatiales planétaires (priorités immédiates: Mars Express (instrument OMEGA) et Cassini (instrument VIMS))
4. Dynamique gravitationnelle
   

Résumé: J'aborde les problèmes de la formation et de l'évolution de ces corps planétaires en combinant des études observationnelles, numériques et théoriques. La composition et la texture des surfaces de ces objets sont contraintes à partir d'observations spectroscopiques et photométriques UV/proche-infrarouge. L'accent est mis sur l'analyse de ces données couplée à des développements numériques et théoriques concernant la modélisation des surfaces afin de préparer les missions spatiales planétaires, avec pour objectif immédiat Mars Express (2004-2005, spectro-imageur OMEGA) et Cassini-Huygens (2004-08, spectro-imageur VIMS). Fort de mes compétences en dynamique gravitationnelle, je m'attache à mettre en relation ces recherches avec l'étude des processus dynamiques qui structurent les configurations orbitales de ces objets. A plus long terme, je participerai au soutien scientifique de la mission DARWIN.

L'ensemble de ces travaux se fait à l'IAS, laboratoire fortement impliqué dans de nombreuses expériences spatiales planétaires; mes travaux évoluent aussi dans un contexte de collaborations multiples et étroites avec des laboratoires français et américains: Observatoire de Paris (LESIA, IMCCE), Orsay Terre, Observatoire de Toulouse, Observatoire de Besançon, NASA Ames Research Center.

Cadre de mes Recherches

Mes travaux de recherche s'inscrivent dans 3 cadres à la fois distincts et complémentaires:

1. Cadre des activités de développement et d'analyse de données suscitées par l'essor de la spectrophotométrie et de l'imagerie spectrale visible et proche-infrarouge des surfaces planétaires.
2. Cadre de plusieurs missions spatiale planétaires qui collecteront une quantité de données spectrophotométriques inégalées de façon ininterrompue pendant 10 ans à partir de 2003.
3. Cadre des activités de la dynamique gravitationnelle des objets du système solaire et des planètes extra-solaires suscitées par l'essor de nouvelles théories dynamiques, par le développement des expériences numériques résultant de la nouvelle capacité de calcul informatique.

Cadre 1: la télédétection visible et infrarouge est une technique privilégiée pour l'exploration du système solaire qui nous permet d'extraire des informations sur les diverses propriétés physiques et chimiques (échelle microscopique) et structurelles (échelle macroscopique) de la surface des terrains extraterrestres. Plus précisement, elle se révèle particulièrement bien adaptée à l'étude de la nature des matériaux présents (glaces, minéraux, organiques,...), de leurs abondances, et des structures qu'ils forment (mélange moléculaire, intime, ...). D'autre part, elle permet de contraindre la nature de la surface à l'échelle macroscopique via la détermination des propriétés de la stratification, de la topographie, de la rugosité voire de la porosité de la surface. Le but ultime de ce genre d'étude est de pouvoir comprendre l'environnement ancien et actuel de la surface étudiée et d'identifier des relations spectrales entre différents objets.

Cadre 2: les agences spatiales française, européenne et américaine ont décidé de soutenir simultanément plusieurs missions spatiales planétaires, de sorte que la communauté des sciences planétaires aura à disposition une quantité formidable de données d'une qualité sans précédent. Toutes les missions planétaires (Mars Express, Cassini, Rosetta, Smart-1, Mars Reconaissance Orbiter) possèdent un spectro-imageur proche-infrarouge, dont les développements ou étalonages se sont faits en partie ou en totalité à l'IAS. Notre groupe étant également impliqué en partie ou en totalité dans la responsabilité scientifique de ces instruments, la gestion et l'analyse des données constituent des étapes essentielles dans l'optimisation du retour scientifique des missions.

Cadre 3: la combinaison de la compréhension analytique des mécanismes pertubateurs avec le développement de méthodes pour la détection du chaos hamiltonien, d'intégrateurs et d'applications symplectiques des mouvements permet de contraindre la dynamique des objets du système solaire. Plus précisement, ces études nous renseignent sur la stabilité des configurations orbitales des corps planétaires, leurs interactions mutuelles, leurs taux de destruction, leur unicité. Il est important de souligner que ce type d'étude est fortement complémentaire de l'analyse de leurs surfaces en permettant de mieux comprendre les relations dynamiques entre les différents objets étudiés, et éventuellement de révéler ou non une origine commune. Le cas des systèmes anneaux-satellites planétaires est quelque peu unique, car il représente un analogue des disques protoplanétaires permettant d'estimer certains paramètres fondamentaux tels que le taux d'accrétion, la propagation des ondes linéaires et non-linéaires dans les disques, et le taux de migration.