Étude des émissions thermosphé- riques de planètes

THÈSE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE
Spécialité : Astrophysique
Arrêté ministériel : 7 août 2007
Présentée par
David BERNARD
Thèse dirigée par Jean LILENSTEN
et codirigée par Mathieu BARTHÉLEMY
préparée au sein Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Gre-
noble
et de École Doctorale de Physique de Grenoble
Étude des émissions thermosphé-
riques de planètes telluriques pour
la caractérisation d’exoplanètes
Thèse soutenue publiquement le 27 Juin 2014,
devant le jury composé de :
Dr Xavier DELFOSSE
Astronome, Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, Université
Joseph Fourier, Président
Dr Franck SELSIS
Chargé de Recherche, Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Rapporteur
Dr Olivier WITASSE
Senior Scientist, ESA Mars Express project scientist, Rapporteur
Dr Ronald VAN DER LINDEN
Senior Scientist, directeur de l’Observatoire Royal de Belgique, Examinateur
Dr Jean LILENSTEN
Directeur de Recherche, Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble,
Directeur de thèse
Dr Mathieu BARTHÉLEMY
Maître de Conférence, Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble,
Université Joseph Fourier, Co-Directeur de thèse

A Elbereth Gilthoniel
silivren penna míriel
o menel aglar elenath !
Na-chaered palan-díriel
o galadhremmin ennorath,
Fanuilos, le linnathon
nef aear, sí nef aearon !
Le Seigneur des anneaux, J.R.R Tolkien

Parce qu’une thèse c’est aussi. . .
. . . et avant tout un directeur de thèse, je tiens à remercier chaleureusement le mien, Jean
Lilensten. Un des mes illustres prédécesseurs, Cyril Simon, a déclaré “avec le recul, [il] ne
pouvait choisir meilleur directeur”. Je ne peux que souscrire à cette déclamation. Jean, je te
remercie pour ta patience et ton humanité, surtout compte tenu de ma situation familiale
(cf. infra) que tu a vu se complexifier sans rien dire, si ce n’est donner ta bénédiction et ta
bienveillance. Un grand merci encore pour m’avoir permis de faire une thèse dans les meilleures
conditions.
Mes pensées vont dans un même élan à mon co-directeur, Mathieu Barthélemy. Que
d’heures passées à discuter dans ton bureau ou à la cafet’, de la thèse régulièrement, des
enseignements souvent, et de l’agrégation tout le temps ! Je n’oublierai pas les moments de
découragement où je me trainais mollement jusqu’à ton bureau, guidé par la musique toni-
truante d’un Verdi ou d’un Donizetti. Notre intérêt commun pour les opéras m’aura d’ailleurs
inspiré la structure de ce manuscrit.
Parce qu’une thèse c’est aussi, en particulier vers la fin, un jury, je tiens à remercier ceux
qui ont bien voulu faire partie du mien : merci à Franck Selsis et Olivier Witasse d’avoir
accepté de rapporter mon manuscrit ; merci à Ronald van der Linden qui, malgré sa charge
de directeur de l’observatoire royal de Belgique, a bien voulu être examinateur ; enfin merci à
Xavier Delfosse d’avoir accepté de tenir le double rôle d’examinateur et de président du jury.
Parce qu’une thèse c’est aussi des voyages et des colloques à l’étranger, je te remercie
encore Jean de m’avoir permi de faire ces déplacements. Moi qui n’avais jamais quitté la France
auparavant, j’ai eu la chance de pouvoir voir le retour du Soleil sur les rues de Longyearbyen
en Février, par 78°N de latitude ! J’ai pu découvrir avec dégout (et un peu tard) que callos
a la madrileña signifie « trippes à la madrilène » (beurk) ; j’ai eu la chance de pouvoir faire
une croisière sur la tamise, et de prendre le soleil sur la marina de Baltimore ; enfin, j’ai eu le
bonheur de découvir Vienne sous un printemps naissant.
Parce qu’une thèse c’est aussi des rencontres, je tiens à remercier pêle-mêle les personnes
croisées au cours de celle-ci : Chris pour ta bonne humeur et ta bonhomie, et surtout ton astuce
pour réaliser des succulents burgers (faire des hamburgers ou des crêpes en plein Svalbard au
milieu de nulle-part, avec un vin de Bordeaux d’un château situé à 500 m de la maison
de mes beaux-parents restera surement l’un des souvenir les plus improbables de ma vie !) ;
Guillaume, pour m’avoir permi de me sentir moins seul à Baltimore, et pour m’avoir fourni
une aide précieuse et toujours efficace malgré la distance sur ton code C++ ; Aeroplanets est
vraiment une jolie réalisation. Hélène, bien-sur, dont j’ai « pris la suite » , et qui m’a fourni
une aide précieuse sur les codes, en particulier sur le transfert radiatif. Je pense aussi bien sur
à tous ceux que j’ai rencontré pendant les rencontres exobiologiques pour doctorants (merci au
passage à Muriel et Hervé pour l’organisation de cette magnifique école), et notamment ceux
avec qui j’ai tissé des liens d’amitié forts : Claire, Fanny, Marianne, Axel. Je remercie aussi
les personnes avec qui j’ai pu partager de bon moments pendant les missions : de nouvelles
têtes (Gaël, Mathieu, Benjamin, Frédéric), mais aussi d’anciennes connaissances (Olivia, Éric,
Thibault), voire carrément des très bon amis (Christophe). Enfin, merci à toute les personnes
recontrées au labo, avec qui j’ai passé de bons moments : Sonia (qui a eu a me supporter
pendant presque trois ans dans son bureau), Mathilde, Alex, Anne, Cléa, Mael, Thomas,
Florence, Julien, Solenn, Yann, Pierre, Lydie, et tous ceux que j’ai probablement oublié !
Parce qu’une thèse c’est aussi l’aboutissement de plusieurs années d’études, je veux saluer
les enseignants qui m’ont marqué pendant mes années universitaires, et qui m’ont permi d’af-