Formation Master 2 - stages réalisés 2020

Modèle 3D station 7

Modèle 3D du bloc de la station 7 étudiée par les astronautes et montrant les emplacements des photos et des échantillons. L'encadré noir montre un zoom de la roche sur une veine de brèche fondue d'environ 3 à 5 cm de largeur. Le bloc fait environ 2 m de hauteur. Ce modèle est visible en 3D sur la plateforme Sketchfab (https://sketchfab.com/LPG-3D), ainsi que les autres modèles réalisés pendant ce stage.

Caractérisation de la composition et de la morphologie du site lunaire Apollo 17

Pauline Enguehard
Responsables de stage : Stéphane Le Mouélic et Nicolas Mangold
Co-encadrants : Marion Massé et Gwénaël Caravaca
Organismes : Laboratoire de Planétologie et Géodynamique

La Lune a toujours été un mystère pour l’humanité depuis qu’elle est admirée. La nature de sa composition de surface est une des questions récurrentes à son propos surtout lorsque l’on distingue ses différences de couleurs depuis la Terre. Elle a été la scène d’exploration de six missions spatiales habitées qui confirmèrent la différence des sols lunaires. L’échantillonnage des sites d’atterrissages et la prise de photos représentent des indices conséquents sur leur morphologie et leur composition. Ici, la morphologie et la composition du site d’atterrissage de la mission Apollo 17 ont été étudiés. Un des aspects abordés dans cette étude est celui de la morphologie des sols et blocs immortalisés en photographies. La reconstitution 3D est un outil de visualisation très efficace pour une observation plus détaillée des blocs et des sols. Les modèles réalisés grâce aux logiciels Agisoft Metashape® et Reality Capture® permettent de reconstituer les scènes vues par les astronautes avec une grande précision et de quantifier la surface occupée par le régolithe et les blocs. En effet, le régolithe et les blocs possèdent des propriétés spectrales différentes et auront donc des comportements différents créant des effets de mélange de composition dans les pixels de l’instrument Moon Mineralogy Mapper (M3). Depuis l’arrivée des premières données spectrales de la Lune, de nombreuses études ont cherché à définir la composition des sols sur toute sa surface en se basant sur les échantillons récoltés par les astronautes sur la face visible. Pour ce faire, une nouvelle origine « hypermature » a été définie pour s’affranchir des effets de maturation des sols et obtenir une nouvelle méthode de cartographie du fer à partir des données hyperspectrales de M3. Ces cartes sont basées sur la modification d’algorithmes d’estimation de l’abondance en fer dans la littérature et sur les données des échantillons pour essayer de définir des paramètres arrivant à imiter au plus près la réalité. Elles sont comparées à des cartes de FeO en % poids de la caméra UV-Vis de Clémentine (Lucey et al. 1995 ; Le Mouélic et al. 2000). Cette étude comparative montre une bonne correspondance entre les quatre algorithmes discutés prévoyant 17 à 19 % poids de FeO pour le fond de la vallée Taurus-Littrow et 6 à 8 % poids de FeO pour les massifs alentours.

 

Opale de feu

Opale de feu d’Éthiopie montrant un cœur orangé entouré d’une bordure blanche

Caractérisation d’opales naturellement zonées : comparaison avec des opales transformées expérimentalement en laboratoire

Laura Clodoré
Responsables de stage : Benjamin Rondeau, Guy Louarn, Pierre Gaudin, Thierry Lebeau et Boris Chauviré
Organisme : Laboratoire de Planétologie et Géodynamique

L’opale de feu issue du gisement de Wegel Tena en Éthiopie possède la particularité de montrer un coeur orangé, transparent et massif quand sa bordure est blanche, opaque et poreuse. Cette structure en « oeuf » implique que l’opale a subi une transformation après sa cristallisation. Le but de cette étude est de caractériser la partie orange et la partie blanche d’opales naturelles afin de les comparer ensuite avec des opales blanchies expérimentalement en laboratoire. 5 échantillons zonés naturellement ont été analysés au microscope optique, au Microscope à Force Atomique (AFM) et au spectromètre Raman. Les images obtenues à l’AFM montrent que les fragments blancs ont une topographie de surface moins régulière avec une porosité 1,2 à 2 fois plus marquée que les fragments orangés. L’analyse des spectres Raman confirment la présence d’une porosité plus développée à l’intérieur des fragments blancs par une teneur en eau 3 à 85% plus élevée. La spectrométrie Raman indique également un fort degré de polymérisation dans le matériau blanc dans lequel les espèces de tétraèdres Q1 et Q2 diminuent au profit de l’augmentation des espèces Q3 et Q4 lorsque l’on passe du orange au blanc dans un même échantillon. Les opales blanchies en laboratoire présentent un degré de polymérisation plus faible que les opales orangées dont elles sont issues mais aussi que des opales blanches naturelles, ce qui indique que les opales étudiées sont observées à des étapes différentes de leur transformation. Les opales de feu ont subi une transformation par la circulation de fluides dans le sol pour devenir naturellement blanches et poreuses avec un degré plus faible de polymérisation, puis le temps de résidence de 30 millions d’années en milieu aqueux a permis à de nouvelles liaisons de se former entre les tétraèdres de silice dans les opales qui deviennent progressivement de plus en plus polymérisées. Cette polymérisation est aussi facilitée par la structure plus poreuse des opales blanches qui permet aux atomes de se recombiner plus facilement tout en maintenant la cohésion de la charpente silicatée.

 

Séismes Cholet

Localisation des séismes détectés grâce au réseau de stations temporaires installé à 40 km à l’Est de Cholet.

Développement d’algorithmes pour la détection de signaux de faible amplitude : contribution à l’observation de la sismicité dans l’Ouest de la France

Céline Hourcade
Responsables de stage : Mickaël Bonnin et Éric Beucler
Organismes : Laboratoire de Planétologie et Géodynamique

Le Massif armoricain, bien que dans un domaine intracontinental stable, est une région sismiquement active. L’étude de sa sismicité naturelle est indispensable dans la compréhension de sa structure interne et des phénomènes qui conduisent à déclencher des tremblements de terre. Pour cela, la détection des évènements sismiques est une étape primordiale. Actuellement, la sismicité du quart Nord-Ouest de la France est vue à travers les évènements sismiques les plus puissants détectés grâce à des méthodes classiques. Cependant, les petits séismes ne peuvent pas être détectés par ce type d’approche. Durant ce stage, j’ai réalisé une combinaison de différentes approches afin de détecter ces signaux de faible amplitude. Dans un premier temps, j’ai constitué un catalogue d’évènements sismiques de référence grâce à la méthode STA/LTA. Ce catalogue permet ensuite de détecter des séismes de plus faible amplitude par corrélation avec le signal continu. Enfin, les évènements détectés lors de cette corrélation sont classés grâce à un outil d’intelligence artificielle, le machine learning.

Cette méthode est appliquée sur un réseau sismologique local, installé lors d’une campagne post-sismique à 40 km de Cholet, ce qui a permis de détecter 187 évènements sismiques, d’amplitudes variées, sur une période de 5 jours. Cette méthode a également été appliquée sur un réseau de 5 stations permanentes du quart Nord-Ouest de la France. Sur 2 mois d’étude, 71 nouveaux évènements sismiques (naturels et anthropiques) ont pu être détectés, densifiant ainsi le catalogue d’évènements.

 

Cartographie Louth crater

Carte géomorphologique et coupes interprétatives de la calotte glaciaire de Louth en été. Produit CTX J02_045439_2504_XN_70N256W, longitude solaire Ls = 133.2°. SCR : Projection stéréographique polaire nord Mars

Morphologies et processus physiques des rides éoliennes martiennes : Application au cratère Louth et Valles Marineris

Aurore Collet
Responsables de stage : Sabrina Carpy co-encadré par Marion Massé
Collaborations : Olivier Bourgeois, Alexandre Valance, Stéphane Pochat et Maï Bordiec
Organisme : Laboratoire de Planétologie et Géodynamique

Sur Terre, les rides et les dunes de sable sont issues d’un transport particulaire et d’autres types d’ondulations ont été observées sur de la glace en Antarctique. Ces dernières sont formées par changement de phase (sublimation) dans un environnement très froid et très sec. Ces conditions, rares sur Terre, sont plus répandues sur des corps planétaires avec des conditions environnementales plus favorables, comme sur Mars, où ces structures périodiques ont été détectées. La nature de ces dernières n’est pas toujours bien identifiée. L’enjeu de l’étude est d’identifier et de préciser la nature des ondulations de sable et de glace, ce qui permet de remonter aux conditions de surfaces pour la mise en place de ces structures. Pour cela, on se place dans le cratère Louth, proche de la calotte polaire nord, qui présente à la fois des structures périodiques dans du sable et sur de la glace ainsi que Valles Marineris qui a subi des périodes glaciaires dans le passé. On procède par une étude morphologique à l’aide des données orbitales martiennes disponibles (MOLA, HRSC, CTX, HiRISE et THEMIS). Le couplage de ces données avec la modélisation numérique permet l’application de lois d’échelles pour contraindre la nature et identifier les conditions de surfaces nécessaires à la formation de ces ondes. Différents types de structures périodiques granulaires ont été détectés : des larges rides, des TARs et des dunes dans Louth, ainsi que des ondes de condensation et de sublimation sur sa calotte glaciaire. Des structures mixtes de sable et de glace ont été observées et restent énigmatiques. Ces morphologies permettent de contraindre celles de Valles Marineris qui présente des larges rides et des TARs. Mais rien, dans le canyon, s’apparente à des ondulations anciennement glaciaires. Toutes les structures granulaires impliquent des vents suffisamment importants pour permettre un transport de grains. Des vents aussi forts sont absents de la surface martienne. Il est impossible dans les conditions actuelles d’initier la formation de ces structures. Il serait nécessaire d’étudier ces structures en considérant des conditions environnementales passées, et même étendre l’étude à d’autres corps planétaires.

Stages réalisés les années précédentes