Zachary FLIMON - Faculté des Sciences

Titre de la thèse: "Retrieval and seasonal variations of aerosols in the Martian atmosphere from the NOMAD observations on board the Trace Gas orbiter"

Résumé:

Mars est une planète froide et plus petite que la Terre, son atmosphère principalement composée de CO₂ contient aussi des aérosols. Sur Mars, les aérosols sont composés de poussière, de glace d’H₂O et de glace de CO₂. La poussière influence fortement les mesures atmosphériques et joue un rôle clé dans le réchauffement de l’atmosphère en absorbant le rayonnement solaire. Les nuages de glace d’H₂O et de CO₂, bien que moins répandus, influencent aussi la structure thermique en réfléchissant les rayonnements solaires ou bien en émettant dans l’infrarouge. L’instrument NOMAD (Nadir and Occultation for Mars Discovery) à bord de l’orbiteur ExoMars Trace Gas Orbiter dispose d’un canal dans l’UV appelé UVIS et d’un autre dans l’infrarouge appelé SO. NOMAD est en orbite autour de Mars depuis 2018, ce qui nous permet d’étudier les aérosols sur 3,5 années martiennes (7 ans sur Terre).

La première partie de cette thèse de doctorat est consacrée à présenter l’environnement martien et l’impact des aérosols sur celui-ci. La deuxième partie est consacrée à évaluer la sensibilité de NOMAD aux aérosols. Pour la première fois, l’utilisation combinée d’un canal UV (UVIS) et infrarouge (SO) a été employée pour déduire la composition des aérosols, leurs tailles, mais aussi leurs impacts sur l’opacité de l’atmosphère. Cette utilisation combinée d’instruments nous permet d’exploiter au mieux les données en utilisant des modèles et contraintes précises sur les caractéristiques optiques des aérosols.

La dernière partie de cette thèse est consacrée à étudier les variations saisonnières des aérosols. Mars possède une orbite elliptique autour du Soleil, créant des différences significatives en fonction de sa position. Lorsque Mars est la plus éloignée du Soleil, on appelle cette période l’aphélie, et quand Mars est la plus proche du Soleil, c’est le périhélie. La poussière est généralement trouvée à basse altitude, en dessous de 20 km durant l’aphélie, et peut monter jusqu’à 40 km pendant le périhélie avec des particules de plusieurs micromètres. Des tempêtes de poussière ont aussi pu être observées au périhélie, certaines locales et d’autres recouvrant l’entièreté de la planète. Les nuages de glace d’H₂O et de CO₂ se condensent à plus haute altitude en utilisant des particules de poussière comme noyaux. Tous les ans, on peut observer des nuages de glace à différentes saisons et latitudes. En comparant les structures observées avec d’autres instruments et simulations, nous confirmons la validité de notre méthodologie et de nos résultats, permettant une compréhension approfondie des aérosols martiens.