QUESTIONS DE RECHERCHE
Qu’est-ce que la Physique du système solaire et des systèmes planétaires ?
La planétologie est une discipline scientifique dédiée à l’étude des planètes, satellites, petits corps (astéroïdes, comètes) et exoplanètes (planètes en orbite autour d’autres étoiles que le Soleil). Son objectif est de comprendre la formation, l’évolution et les caractéristiques physiques, chimiques et climatiques de ces objets, ainsi que leur potentiel à abriter la vie.
Comme l’explique Mathieu Vincendon, responsable de l’équipe Physique du système solaire et des systèmes planétaires, cette discipline permet de « caractériser les propriétés des surfaces, atmosphères et environnements des planètes et petits corps du système solaire, ainsi que des exoplanètes, pour comprendre leur formation, leur évolution, et leur potentiel à abriter la vie. »
Fil conducteur : l’évolution planétaire
- Origines de la diversité des objets solides
- Évolution physico-chimique et climatique
- Spécificités du chemin suivi par la Terre
- Mesure de la composition des enveloppes externes
- Étude des planètes solides, satellites, petits corps et exoplanètes
- Développement et exploitation d’instruments spatiaux
Cibles privilégiées
1. Les lunes glacées de Jupiter et Saturne
Un focus particulier est mis sur les lunes glacées, comme Europe (Jupiter), Ganymède, Callisto, ou encore Encelade et Titan (Saturne). Ces objets célestes abritent des océans souterrains et des environnements extrêmes :
- Océans souterrains : Exemple d’Encelade, où des geysers remontent en surface, révélant la présence d’eau liquide, de sels, de matière organique et de CO₂.
- Mouvements internes : Étude des cellules de convection dans ces océans.
- Environnement extrême : Soumises à des radiations intenses, ces lunes pourraient abriter des réactions complexes propices à l’émergence de molécules prébiotiques.
2. Mars : la quête de l’eau et de la vie
Mars est une cible majeure pour plusieurs raisons :
- Eau liquide : Présence passée ou actuelle dans certaines régions. Exemple : Mission Mars Express (2004) : Premières mesures pour localiser les sites riches en eau sur Mars.
- Mission européenne en préparation : Premier rover européen équipé d’une foreuse de 2 mètres (son fonctionnement reste incertain).
- Question clé : Si la vie n’existe pas sur Mars, quel facteur limite son apparition ?
Méthodes d’analyse
Pour étudier ces objets, les chercheurs utilisent des techniques avancées :
- Imagerie spectrale infrarouge :
- Spectroscopie infrarouge : Analyse de la lumière du Soleil réfléchie par les planètes.
- Imageurs : Mesure du comportement de la lumière en fonction de la longueur d’onde pour chaque pixel.
Exemple concret sur Mars :
- En lumière visible : lave basaltique et poussière oxydée.
- En infrarouge : Différentes couleurs selon le type de roche, permettant d’identifier leur composition.
Projets phares
Rover Européen sur Mars
- Lancement : 2028.
- Atterrissage : 2030.
Le rover prélève des échantillons sur un tapis roulant qui les amène à Micromega.
Les images en infrarouge capturent à l’échelle des grains de poussière et de sable avec la possibilité d’inclure en foreuse pour analyser les profondeurs.
Mission JUICE (JUpiter ICy moons Explorer)
- Lancement : Début 2023 (arrivée prévue en 2031).
Son objectif est d’explorer les lunes glacées de Jupiter (Europe, Ganymède, Callisto).
Pour ce faire, elle va utiliser MAJIS (instrument de l’IAS) : Spectroscopie infrarouge à -180°C pour analyser la composition des surfaces.
Les images obtenues en haute résolution permettront d’identifier des zones où la glace est malléable (indices de matière organique ou de sels).
Les contraintes de radiations extrêmes sont à prendre en compte dans la mesure où elles créent un environnement hostile pour les astronautes et pourraient déclencher des molécules prébiotiques.
Mission ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey)
L’objectif est d’effectuer la spectroscopie des atmosphères d’exoplanètes depuis l’orbite terrestre.
- Partenariat : Collaboration avec AIM/CEA.
ARIEL a pour mission d’étudier la composition chimique des atmosphères pour identifier des biosignatures potentielles.
Mission BepiColombo
Il s’agit d’un voyage de 8 ans vers Mercure.
- Découverte clé : Présence de glace aux pôles de Mercure (zones à l’ombre permanente).
- Hypothèse : L’eau aurait été apportée par des comètes et astéroïdes, témoins des débuts du système solaire.
- Montage : Double satellite (japonais et européen).
- Décrochage le 3 septembre 2026 après un voyage avec un système de protection.
- Problème : Panneaux solaires endommagés au fil du voyage.
- Dernière poussée : Réussie malgré les difficultés.
La planétologie permet grâce à des missions spatiales ambitieuses et des instruments de pointe de repousser les limites de notre compréhension de l’Univers et par là même les facteurs d’apparition de la vie. Chaque projet, chaque observation, chaque analyse a pour but de nous rapprocher de la réponse à une question fondamentale : Sommes-nous seuls dans l’Univers ?