Etude des atmosphères des planètes et lunes du système solaire

Notre recherche a pour but de mieux comprendre les atmosphères planétaires et s’est principalement focalisée ces dernières années sur les atmosphères de Mars et de Titan. L’analyse des mesures faites par différentes missions spatiales nous permet d’étudier les variations spatio-temporelles des gaz qui composent ces atmosphères et ainsi de mieux comprendre leur chimie, leurs cycles saisonniers et leur transport.

Département de chimie/Laboratoire SQUARES

Sciences

Dense avec des nuages toxiques d’acide sulfurique pour Vénus ou composées d’hydrogène et d’hélium pour les géantes gazeuses, les atmosphères rencontrées dans notre système solaire montrent une grande diversité. La nature et les spécificités de ces atmosphères (ex : densité, composition,…) dépendent à la fois des caractéristiques propres aux planètes/lunes auxquelles elles appartiennent (ex : gravité), mais également de l’histoire de ces dernières. Etudier ces atmosphères, s’intéresser à leur composition et à leur fonctionnement (climat, chimie,…) permet non seulement de mieux les comprendre, mais est également crucial pour retracer leurs histoires ainsi que celle du système solaire dans son ensemble.

Notre recherche s’intéresse donc à mieux comprendre le fonctionnement de ces atmosphères et s’est principalement focalisée ces dernières années sur celles de Mars et de Titan. Notre voisine Mars est un monde froid et aride, balayé par des tempêtes de poussières qui peuvent se répandre sur l’entièreté de la planète. Son atmosphère est principalement composée de dioxyde de carbone (CO₂) mais contient également d’autres gaz en plus petites quantités dont de la vapeur d’eau. Titan, la plus grande lune de Saturne, possède quant à elle une atmosphère plus dense que celle de la Terre, principalement composée de diazote (N₂) et de méthane (CH₄). Au sein du laboratoire SQUARES à l’ULB, nous étudions ces atmosphères en utilisant les mesures de différentes missions spatiales. Plus particulièrement, nous utilisons les mesures faites par des spectromètres embarqués à bord de satellites. Ces instruments enregistrent le rayonnement émis par une source après son passage dans l’atmosphère et son absorption par les gaz qui s’y trouvent. Suivant la gamme spectrale utilisée mais également la géométrie d’observation, cette source peut être le Soleil, la surface de la planète ou l’atmosphère elle-même. L’enregistrement réalisé correspond à un spectre dont l’analyse permet de déterminer la nature des gaz présents dans l’atmosphère étudiée ainsi que leur quantité. Un des grands avantages des satellites est de fournir des mesures en quasi-continu pendant toute la durée de la mission. Ils nous offrent ainsi la possibilité d’étudier les variations spatiales et temporelles des gaz et donc d’en établir leurs sources, leurs cycles saisonniers, leur chimie,… ceci s’effectue généralement en collaboration avec d’autres chercheurs qui modélisent théoriquement le fonctionnement des atmosphères.

Actuellement, nous étudions les cycles chimiques du carbone et du chlore de l’atmosphère de Mars en utilisant principalement les données fournies par les missions spatiales Mars Express (lancée en 2003) et Exomars Trace Gas Orbiter (lancée en 2016). Nous nous intéressons également à la vapeur d’eau présente dans l’atmosphère de Titan et à ses variations. Nous utilisons pour cela les mesures faites par la mission Cassini de la NASA (en orbite autour de Saturne entre 2004 et 2017).