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Géologie de Titan à partir des données de spectro-imagerie infrarouge et radar de la mission Cassini

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THÈSE DE DOCTORAT

Discipline : Sciences de la Terre et de l’Univers

Spécialité : Planétologie

Présentée

et soutenue publiquement par

Lucille LE CORRE

Le 03 décembre 2009, devant le jury ci-dessous :

Président

Olivier Grasset, Professeur des Universités, Université de Nantes

Rapporteurs

Pascal Allemand, Professeur des Universités, Université Claude Bernard
Philippe Paillou, Professeur des Universités, Université Bordeaux 1

Examinateurs

Athéna Coustenis, Directeur de Recherche, Observatoire de Paris-Meudon
François Raulin, Professeur des Universités, Université Paris 12

Invité

Yannick Guin, Vice-Président de Nantes Métropole, Communauté Urbaine de Nantes

Directeur de thèse : Christophe Sotin, Senior Research Scientist, Jet Propulsion Laboratory
Co-encadrant : Stéphane Le Mouëlic, Ingénieur de Recherche CNRS, Université de Nantes

Résumé

La sonde Cassini, lancée en 1997 et arrivée dans le système de Saturne début Juillet 2004, acquiert des images de la surface de Titan dans le proche-infrarouge, l’infrarouge moyen et le domaine des ondes radio (radar). Jusqu’à cette date, la surface de Titan, recouverte d’une atmosphère épaisse, riche en méthane et opaque en lumière visible, était restée inconnue. Le travail principal de cette thèse consiste à analyser les données acquises par VIMS (Visual and Infrared Mapping Spectrometer), afin de cartographier la surface de Titan. Pour chaque pixel d’une image, VIMS permet d’enregistrer un spectre complet entre 0.35 et 5.11 μm. Les spectres présentent différentes fenêtres atmosphériques à travers lesquelles la surface est visible. Grâce à la création de mosaïques d’images à l’échelle globale, différents types de terrains ont pu être identifiés. Les données VIMS et les images radar en mode SAR sont combinées dans un système d’information géographique pour étudier les structures géologiques : cryovolcans, champs de dunes, lacs, chenaux et cratères d’impact. Ces structures ont une bonne corrélation entre les morphologies observées en radar et en infrarouge. L’étude d’une coulée cryovolcanique en particulier montre que sa composition est compatible avec un mélange de glaces de CH4, H2O, et CO2. La cartographie globale du satellite permet d’étudier la distribution des structures géologiques, des différentes unités et la corrélation radar/infrarouge afin de comprendre la nature de ces terrains et les processus d’érosion existants à la surface de Titan. L’âge de la surface de Titan est estimée entre 200 Ma et 2 Ga à partir des cratères recensés sur les images radar.

Mots clés: Titan, télédétection hyperspectrale infrarouge, cryovolcanisme, radar en mode SAR, cartographie planétaire, spectroscopie des glaces, géomorphologie, datation de surface planétaire

Discipline: Sciences de la Terre et de l’Univers, Planétologie

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