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Audrey Chatain a soutenu sa thèse sur "Interaction aérosols – plasma dans l’ionosphère de Titan"

Audrey Chatain a soutenu sa thèse sur "Interaction aérosols – plasma dans l’ionosphère de Titan" le lundi 29 juin à 14h au LATMOS pour obtenir un titre de docteur de l’université Paris Saclay. Audrey Chatain est rattachée à l’ecole doctorale SMEMAG (SCIENCES MÉCANIQUES ET ÉNERGÉTIQUES, MATÉRIAUX ET GÉOSCIENCES )

En raison des consignes restrictives de rassemblement en vigueur, la thèse a été suivie par une grande partie du public en visio-conférence

Résumé :

Le système climatique de la lune de Saturne Titan est gouverné par la production intense d’aérosols organiques dans sa haute atmosphère. Ce phénomène s’est aussi certainement produit sur Terre au moment de l’apparition de la vie. Ces deux points motivent fortement les recherches sur les processus de formation et d’évolution des aérosols dans l’atmosphère de Titan. Les aérosols se forment et restent plusieurs semaines dans l’ionosphère, étendue d’environ 900 à 1200 km d’altitude. Cette région de l’atmosphère est ionisée par le rayonnement solaire UV et des particules énergétiques provenant de la magnétosphère de Saturne. Des espèces plasma très réactives sont ainsi présentes : des radicaux, des espèces excitées, des ions et des électrons. Dans un tel environnement, je me suis intéressée à l’interaction entre les aérosols organiques et le plasma.

Ce phénomène est simulé en laboratoire avec une expérience développée à cet effet : des analogues des aérosols de Titan sont exposés à une décharge plasma en N2-H2. J’observe qu’à la fois les grains et la phase gaz évoluent. Les atomes H et N interagissent chimiquement avec les aérosols. Puis, du cyanure d’hydrogène (HCN) ainsi que d’autres molécules organiques sont éjectées en phase gaz par le bombardement ionique. Ces résultats mettent en évidence une contribution importante des processus hétérogènes dans l’ionosphère de Titan.

Ma ré-analyse des données de la sonde de Langmuir de la mission Cassini a d’autre part révélé la présence d’une population d’électrons inattendue dans l’ionosphère, sous 1200 km d’altitude et côté jour, zone dans laquelle des ions lourds ont également été détectés. Ces électrons pourraient être émis par les aérosols, après collision avec un photon et/ou après chauffage par la chimie ionique très active dans cette région.

Membres du jury :

Nathalie CARRASCO (LATMOS) Directrice de thèse
Olivier GUAITELLA (LPP) Co-directeur de thèse
François LEBLANC (LATMOS) Président
Gilles CARTRY (Université d’Aix Marseille) Rapporteur
Ella SCIAMMA O’BRIEN (NASA Ames) Rapporteur
Andrew COATES (University College London) Examinateur
Sandrine VINATIER (LESIA) Examinatrice
Jan-Erik WAHLUND (Swedish Institute of Space Physics) Invité


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