Formation Master 2 - stages réalisés 2016

Reculee Jura

Photo aérienne d’une des branches de la reculée de Baume les Messieurs, Jura.

Influence d’une calotte glaciaire sur les processus de formation des reculées dans le Jura

Lucile Cerny
Responsables de stage : O. Bourgeois et S. Pochat
Organisme : LPG Nantes
M2 TPE - Géosciences planétaires
Année : 2016

Les reculées du Jura sont des vallées à la morphologie particulière qui s’incisent dans des plateaux calcaires tabulaires et qui se terminent en bout du monde. Plusieurs hypothèses de formations ont étés proposées par les scientifiques : effondrement des conduits karstiques, sapement. Cependant aucune ne permet d’expliquer leur formation. Selon Campy (1982), la présence des reculées dans le Jura est due à la présence d’une calotte glaciaire lors de la dernière glaciation. Pour tester cette hypothèse, une étude comparant les reculées du Jura et les combes de Bourgogne a été réalisée car ces deux régions présentent les mêmes caractéristiques géologiques, topographiques et climatiques mais différaient dans le passé par la présence d’une calotte glaciaire dans le Jura et la présence d’un pergélisol en Bourgogne. Suite à une analyse morpho-comparative, ce travail a prouvé que les combes en Bourgogne s’étaient formées par ruissèlement alors que les reculées se sont probablement formées grâce à l’action des glaciers. Cependant, l’érosion glaciaire ne suffit pas à expliquer la morphologie des reculées et nous émettons donc l’hypothèse que les reculées se sont peut-être formées par un surcreusement causé par des surpressions de fluide dans le substrat lié au poids de la calotte glaciaire sur le substrat calcaire.

   
Pluton

 

Image de Pluton combinant les canaux bleu, rouge et infrarouge, prise avec l’instrument Ralph/MVIC. Credit : NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.

Modèle d’évolution de l’albédo et de transport de volatiles à partir de Sputnik Planum, Pluton

Maélie Coutelier
Responsables de stage : D. Mège, V. Chevrier
Organisme : Arkansas Center for Space and Planetary Sciences
M2 TPE - Géosciences planétaires
Année : 2016

Au cours de la mission New Horizons, les nouvelles données acquises sur Pluton soulèvent de nombreuses questions. Les données spectrales montrent la présence de glace d’eau, de méthane et de diazote. Pour pouvoir étudier la surface de Pluton, il est nécessaire de comprendre la thermodynamique de ces glaces. La sublimation et condensation de ces glaces est modélisée pour déterminer si le matériel volatil peut être redistribué à partir d’une zone d’anomalie où l’albédo est très éleve, Sputnik Planum, et influencer l’albédo observé sur Pluton. Pour cela, un modèle thermique qui calcule la température moyenne annuelle de la surface en fonction de son inertie thermique, du flux de chaleur reçu par le soleil et de la diffusion de cette chaleur dans la glace a été utilisé. Les résultats montrent une accumulation préférentielle de CH4 et de N2 à la latitude de l’anomalie, bien que l’anomalie en elle-même accumule moins, ce qui peut signifier que cette anomalie, qui était une zone préférentielle de condensation ne l’est plus au bout d’une année plutonienne. L’albédo reste quand même plus élevé dans cette zone.

   

géoide Mars

Carte du géoïde martien réalisée à partir des données acquises par la sonde MGS, mettant en évidence l’anomalie positive générée par le dôme de Tharsis (encadré rouge), données NASA, (figure Golle., 2012)

Évolution d’une lithosphère soumise à l’effet d’un panache ascendant : exemple du cas martien

Théo Dezert
Responsables de stage : C. Dumoulin et G. Choblet
Organisme : LPG Nantes
M2 TPE - Géosciences planétaires
Année : 2016

Cette étude présente l’évolution spatio-temporelle de la topographie ainsi que du géoïde d’une planète tellurique aux dimensions comparables à celles de la planète Mars, au niveau d’un panache ascendant. Ce travail est réalisé par l’étude de deux modèles distincts : (1) modèle visqueux sans lithosphère élastique avec compensation isostatique selon le modèle d’Airy et (2) modèle hybride avec présence d’une lithosphère élastique reposant sur une coquille visqueuse. Des phénomènes de flexure liés à la charge dynamique sous-jacente et à la charge volcanique présente au-dessus sont pris en compte. Deux modèles hybrides avec différentes épaisseurs élastiques sont présentés afin de comprendre l’impact des variations d’épaisseurs élastiques. L’utilisation du code de convection visqueuse Oedipe ainsi que d’un code de diffusion de la topographie, permettant de modéliser l’étalement des laves en surface, sont à l’origine des résultats proposés. Les topographies d’origine volcanique sont plus importantes dans le cadre du modèle hybride que dans le cadre du modèle visqueux alors qu’il s’agit de l’inverse pour les reliefs d’origine dynamique. Les résultats présentés pour le géoïde suggèrent des anomalies négatives plus extrêmes pour le modèle hybride que pour le visqueux, imputées aux contributions dynamiques du géoïde. L’interprétation de ces résultats permet de réaliser un rapprochement cohérent en terme de reliefs, avec le dôme de Tharsis présent à la surface de Mars. Les anomalies négatives de géoïde déterminées ne sont cependant pas en adéquation avec les données martiennes aujourd’hui mesurées. Des hypothèses quant à cette anomalie sont proposées.

   

hydrocarbures Titan

Cycle des hydrocarbures sur Titan (Choukroun et Sotin, 2012).

Modélisation de la couche de glace de Titan : Influence des clathrates d’hydrocarbures et comparaison avec les données disponibles de la mission Cassini-Huygens

Ludivine Harel
Responsable de stage : G. Tobie
Organisme : LPG Nantes
M2 TPE - Géosciences planétaires
Année : 2016

Titan est le seul satellite du système solaire qui possède une atmosphère dense, relativement riche en méthane (jusqu’à 5% proche de la surface). Or, le méthane, détruit par photolyse dans la haute atmosphère pour former de l’éthane, aurait dû disparaitre en quelques dizaines de millions d’années. Si ce cycle n’est pas récent, il doit exister un réservoir d’hydrocarbures permettant de réapprovisionner l’atmosphère. Il a été proposé que la croûte de glace de Titan soit enrichie en hydrocarbures, stockés sous forme de clathrates. Les propriétés physiques des clathrates sont différentes de celles de la glace d’eau. Le but de cette étude est de comprendre comment la présence de clathrates à la surface de Titan influe sur la dynamique de la couche de glace convective. On observe que les clathrates sont déstabilisés et emportés vers la base de la couche de glace si leur densité excède 1170 kg/m^3 et si leur viscosité est jusqu’à 100 fois plus importante que celle de la glace I. Le nombre de Rayleigh ne joue pas un rôle important. Les contraintes calculées les plus fortes se trouvent dans la couche de clathrates, mais elles ne sont suffisantes pour que la prise en compte de la plasticité permette de déstabiliser les clathrates de densité inférieure à 1170 kg/m^3. Lorsque les conditions permettent la déstabilisation, les clathrates migrent et forment une couche à la base de la couche de glace. Leurs faibles température et conductivité thermique entraîne d’abord une cristallisation d’une partie de l’océan interne et une diminution, voire un arrêt de la convection. La chaleur interne produite par Titan relance ensuite la convection. De cette façon, des hydrocarbures peuvent être intégrés dans l’océan interne, ce qui accroit le potentiel d’habitabilité de Titan.

   

tumulus

Tumulus de La Justice (Crédit photo : Victor Legrand)

Travaux de prospection géophysique sur les tumulus de Tusson (Charente):  étude de La Justice et du Vieux Breuil

Victor Legrand
Responsable de stage : Vivien Mathé
Organisme : UMR-CNRS 7266 LIENSs, Université de la Rochelle
M2 TPE - Géosciences planétaires
Année : 2016

Ce travail s'inscrit dans le cadre du Projet Collectif de Recherche « Le Nord-Charente au Néolithique moyen et récent : enceintes fossoyées, sépultures mégalithiques et territoires ». Les tumulus de Tusson ont été choisis pour leur emplacement par rapport à l’enceinte du Peu. Sur les quatre tumulus encore visibles aujourd’hui, La Justice et le Vieux Breuil sont les deux monuments qui ont été prospectés. L’objectif principal de ces prospections est d’apporter des indices sur la structure interne des tumulus grâce aux méthodes électriques qui sont très bien adaptées à ce genre d’édifices. Cette étude n’est qu’une étape préliminaire dans la compréhension de l’ensemble des longs tumulus de Tusson, leur relation avec les habitats néolithiques et les autres ensembles mégalithiques présents dans le secteur. Un autre objectif de cette étude est de discuter des résultats de cette année avec ceux des prospections réalisées les années passées, et les données archéologiques sur les tumulus.

Raman clathrates

Spectre Raman acquis sur un échantillon de clathrates de CH4-CO2 issu d'un mélange initial de 50% de CH4 et 50% de CO2, à une température de 80 ± 3 K et une pression de 2. 10-2 ± 1.10-2 mbar dans le cryostat.

Analyse et synthèse en laboratoire, des clathrates d’hydrates de CH4-N2 et CH4-CO2 en relation avec la planétologie

Jérôme CAILLAUD
Responsables de stage : Olivier Grasset, Erwan Le Menn et Gabriel Tobie 
Organisme : LPG Nantes
M2 TPE - Géosciences planétaires 
Année : 2016

Dans cette étude, nous avons synthétisé des clathrates en laboratoire venant des mélanges de gaz de CH4-N2 et de CH4-CO2. Dans un premier, des analyses de chromatographie en phase gazeuse ont été menées sur ces synthèses afin d’évaluer les compositions molaires des clathrates formés à partir de ces mélanges. Ensuite, nous nous sommes intéressés à leur signature spectrale macroscopique, en les maintenant stables à une température de 80 K et une pression de 2.10-2 mbar (2 Pa), dans un cryostat à azote liquide. Des analyses de spectroscopie FTIR (Fourier Transform InfraRed spectroscopy) dans le proche-infrarouge ont été réalisées dans une gamme spectrale de 10000 à 2000 cm-1. Les analyses de spectroscopie Raman ont, quant à elles, été faites dans des gammes allant de 50 à 3700 cm-1. L’étude détaille le matériel et les méthodes utilisées pour synthétiser et caractériser les clathrates, les résultats fournis par les techniques d’analyses et une comparaison entre des analyses macroscopiques et microscopiques des clathrates (Nna-Mvondo et al., 2015).

Stages réalisés les années précédentes