Modélisation du transfert radiatif dans l`atmosphère martienne pour

Mod´elisation du transfert radiatif dans l’atmosph`ere
martienne pour la d´etermination des propri´et´es
spectrales de surface et la caract´erisation des a´erosols
martiens `a partir des donn´ees OMEGA
Mathieu Vincendon
To cite this version:
Mathieu Vincendon. Mod´elisation du transfert radiatif dans l’atmosph`ere martienne pour la
d´etermination des propri´et´es spectrales de surface et la caract´erisation des a´erosols martiens `a
partir des donn´ees OMEGA. Astrophysique [astro-ph]. Universit´e Paris Sud - Paris XI, 2008.
Fran¸cais. <tel-00341252>
HAL Id: tel-00341252
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00341252
Submitted on 24 Nov 2008
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Thèse de doctorat
présentée pour obtenir le grade de
Docteur de l’Université de Paris-Sud XI
École Doctorale Astronomie et Astrophysique d’Ile de France
Spécialité Physique
préparée à l’Institut d’Astrophysique Spatiale (Orsay)
Modélisation du transfert radiatif dans
l’atmosphère martienne pour la détermination des
propriétés spectrales de surface et la
caractérisation des aérosols martiens à partir des
données OMEGA
par
Mathieu Vincendon
Thèse soutenue le 24 octobre 2008 devant le jury composé de :
M. Abergel Alain Professeur, IAS Président du jury
M. Drossart Pierre Directeur de Recherche, LESIA Rapporteur
M. Langevin Yves Directeur de Recherche, IAS Directeur de thèse
M. Mustard John Professor, Brown University Examinateur
M. Schmitt Bernard Directeur de Recherche, LPG Examinateur
M. Wolff Michael Senior Research Scientist, SSI Rapporteur

3
Résumé
L’atmosphère de Mars contient en permanence des poussières micrométriques en suspension
dont la quantité varie dans le temps et dans l’espace. Ces aérosols sont l’un des éléments clés
du cycle climatologique de la planète, car ils modifient l’équilibre radiatif de l’atmosphère. La
poussière atmosphérique diffuse le rayonnement solaire visible et proche infrarouge qui
illumine la planète Mars. En janvier 2004, l’imageur spectral OMEGA a commencé à
observer Mars dans ces domaines de longueur d’onde. L’analyse des observations réalisées
par OMEGA a rapidement abouti à l’identification de nouveaux minéraux à la surface de
Mars. Ces découvertes ont profondément modifié nos conceptions sur l’histoire passée de la
planète. Ce travail de thèse est basé sur le développement d’un modèle de transfert radiatif de
type Monte-Carlo. Ce modèle permet de séparer dans les données OMEGA la contribution
des aérosols de celle de la surface. Il est utilisé pour étudier les propriétés optiques et
physiques des aérosols et obtenir une meilleure compréhension des caractéristiques de la
surface. Les premières applications concernent les régions polaires de Mars, pour lesquelles la
contribution des aérosols est très importante compte tenu des parcours optiques élevés. Les
données OMEGA sont utilisées pour caractériser les interactions saisonnières entre la
poussière atmosphérique et la glace en surface, qui restaient encore mal comprises. Une
méthode de cartographie de la profondeur optique de poussière est présentée au dessus des
régions polaires sud recouvertes de glace de CO
2
. L’utilisation du modèle est ensuite étendue
aux régions plus proches de l’équateur. Nous démontrons que la poussière soulevée lors de
tempêtes dans ces régions ne se redépose pas de manière uniforme sur toute la planète, et
nous présentons les premières applications concernant l’étude quantitative de la minéralogie
de surface à partir des données OMEGA puis CRISM/MRO. Cette expérience,
complémentaire d’OMEGA par ses observations à très haute résolution, a obtenu ses
premières données depuis l’orbite martienne en novembre 2006.
Mots clés : Planétologie, Mars, Atmosphère, Climat, Aérosols, Poussière, Nuage, Surface,
Albédo, Glace, Pôle, Modélisation, Transfert Radiatif, Monte Carlo, Diffusion, Télédétection,
Spectroscopie, Infrarouge, OMEGA, Mars Express, CRISM, Mars Reconnaissance Orbiter.