Sujets de stage proposés par le LPG en 2024

Les candidatures et les demandes de renseignements complémentaires doivent être adressées directement aux directeurs et encadrants.

Niveau Master 2

Sujet 1 : Infering the interior of Mars and Marsquake locations

NASA’s InSight mission ended in December 2022, and for almost 4 terrestrial years, the seismic signal has been recorded with the SEIS Very BroadBand seismometer. The Mars Quake Service detected and localized 15 events labeled as Class A, meaning they were of sufficient quality to be localized. However, as the location of an earthquake is highly dependent on the velocity model of the interior and vice versa, it is only possible to infer a model of the interior using seismic wave arrival times if the location is known. It is therefore an iterative process, and this was the strategy followed during the mission. Now that the mission is over, several unrelated data sets can be used to simultaneously deduce a velocity model of the interior of Mars and the distance/depth of all Class A events. The idea of this internship is to use the surface waves generated by event S1222a + the acoustic waves generated by the meteorite impacts near the lander + all the angles/times of arrival of the 15 class A events to see if it is possible to find velocity models that can satisfy the entire data set. This would be the first time such a strategy has been followed. Candidates should have a good knowledge of seismology and computer science. The digital resources of GLiCID, the Pays-de-la-Loire High-Performance Computing Center, will be used.

Encadrant : Eric Beucler (LPG/OSUNA, Nantes)


Sujet 2 : Precursors of geomagnetic field reversals

The present-day Earth’s magnetic field is dominated by a dipolar component parallel to the axis of rotation with mostly positive/negative radial field at the Southern/Northern Hemisphere,respectively. Occasionally this polarity flips, i.e. the field reverses. Although many reversals occurred in the past, the feasibility to predict reversals of Earth’s magnetic field is strongly debatable. Because core dynamics are chaotic, the memory time of the geodynamo is much shorter than the duration of a reversal (Hulot et al., 2010). Nevertheless, core-mantle interactions may modify the dependence of the dynamo memory time on the conditions in the core. In this Master 2 internship, we propose to use recent paleomagnetic field models (based on observations) and numerical dynamo simulations(based on MHD equations), both of which include reversals, to identify precursors of a reversal. The role of core-mantle interactions will be explored in the context of how it may affect the memory time of the geodynamo. The numerical dynamo simulations will account for the lowermost mantle lateral thermal heterogeneity. The student will first characterize a reversal from paleomagnetic field models and then examine a set of numerical dynamo simulations to investigate magnetic spatial patterns on the outer boundary of the shell that precede reversals.  

Encadrants : Hagay Amit (LPG, Nantes), Filipe Terra-Nova (LPG, Nantes)


Sujet 3 : Investigating the statistical properties of the continuous seismic signal

The continuous seismic signal recorded at a station contains numerous wigggles that reflect different sources and different paths. some frequency ranges are well known to be related to phenomena such as ocean swell or human activities, but it is difficult to characterise the statistical nature of the seismic signal. A new method has been developed at the LPG to determine whether a given signal follows a Gaussian distribution and if yes which samples can be considered as outlayers. This method is useful for detecting non-impulsive transient waveforms as well for determining the statistical properties of the studied signal (mean and standard deviation). The internship project involves extending this approach to other probability laws such as the uniform distribution or the lognormal distribution in order to monitor the daily seismic signal and detect the different properties as a function of time and frequency. A solid background in mathematics and computer science is required, as well as a good knowledge of seismology.

Encadrant : Eric Beucler (LPG/OSUNA, Nantes)


Sujet 4 : Inferring the relationship between core-mantle boundary heat flux and seismic tomography from mantle convection simulations

The heat flux pattern at Earth’s core-mantle boundary (CMB) imposes a heterogeneous boundary condition on core dynamics that may profoundly affect the geodynamo. Owing to the expected temperature dependence of seismic velocities, this pattern is classically approximated as proportional to the lowermost layer of seismic tomography models. However, such a simple linear relationship ignores compositional and mineralogical contributions to seismic velocities and the radial average inherent to tomographic models. Recently, Choblet et al. (2023) used mantle convection simulations to infer the relation between CMB heat flux and seismic shear velocity anomalies. In this stage we propose to further advance the work of Choblet et al. (2023) in order to improve the relation between CMB heat flux and lower mantle seismic anomalies by exploring more mantle convection simulations that account for different dynamical scenarios and modelling complexities. Because it may directly affect CMB heat flux, one important aspect will be to explicitly account for changes in mantle thermal conductivity with temperature and composition in numerical simulations of mantle convection.  The student will then apply the relation to several seismic tomography models. The sensitivity of the results to the parameters of the thermal-seismic relation as well as to the choice of a mantle tomography model will be explored. Finally, various geodynamo relevant properties of the resulting CMB heat flux patterns (Choblet et al., 2016) will be monitored, e.g. the latitudinal dependence and the level of equatorial symmetry.

Encadrants : Hagay Amit (LPG, Nantes), Gaël Choblet (LPG, Nantes), Frédéric Deschamps (IESAS, Taipei)


Sujet 5 : Utilisation conjointe de données hyperspectrales et photogrammétriques sur des peintures pariétales du néolithique

Problématique : L’imagerie hyperspectrale est souvent utilisée en géologie pour étudier la composition des surfaces planétaires ou pour l’étude de la végétation, des milieux urbains ou des écosystèmes côtiers. Elle est également de plus en plus utilisée dans les musées pour étudier les tableaux. Cette technique permet alors d’identifier les pigments utilisés ou de retrouver des dessins invisibles à l’œil nu. L’imagerie hyperspectrale est cependant très peu utilisée sur l’art pariétal. Quelques travaux ont été réalisés dans le domaine du visible mais peu en infrarouge. De la même manière que pour les tableaux cette technique pourrait cependant apporter de nombreuses informations comme : la composition des pigments utilisés et leur origine, le regroupement de figures de même composition, la découverte de dessins cachés par d’autres dessins ou par des encroûtements issus de l’altération. La rareté de ces mesures provient probablement de la difficulté de mettre en place ce type de technique en milieu souterrain et de plein air. Contexte de l’étude : L’abri Otello est l’un des sites à peintures pariétales schématiques néolithiques les plus importants de France méridionale et des Alpes occidentales, et ce, pour plusieurs raisons : nombre, nature et densité des figures, nombreuses superpositions, interactions des peintures avec des encroûtements issus de l’altération des parois, polychromie, présence d’une source colorante in situ, architecture complexe. Ainsi, une étude interdisciplinaire de cet abri est engagée depuis 2021. Elle implique différents laboratoires et comprend de l’archéologie, de la géologie, de la géomorphologie et de la chimie. Le LPG intervient dans cette étude sur les mesures hyperspectrales et photogrammétriques de l’abri. Deux campagnes de terrain ont déjà été menées et plusieurs acquisitions faites. Celles-ci ont principalement permis de montrer que l’hyperspectrale est un outil très puissant pour comprendre ces peintures. De premières acquisitions photogrammétriques et LIDAR ont aussi été réalisées afin de réaliser une cartographie complète de ces peintures dans un but scientifique. Les données hyperspectrales sont en effet sous la forme de multiples petites images de différentes résolutions entre le visible et l’infrarouge. Le relevé photogrammétrique permettra le mosaïquage des données hyperspectrales puis la cartographie précise des dessins. Les acquisitions faites précédemment nous ont surtout permis de tester la méthode mais plusieurs verrous techniques (peu de lumière, impossibilité d’utiliser un GPS,…) persistent pour réaliser des mesures plus précises. Objectifs visés : Les objectifs de ce stage seront dans un premier temps de se familiariser avec les données hyperspectrales déjà acquises, puis d’explorer les différentes méthodes mises à disposition pour extraire l’information scientifique de ces données. L’étudiant pourra également proposer une stratégie de recalage des données déjà acquises et/ou une stratégie d’acquisition différente pour améliorer ce recalage. Le stage comportera ensuite une semaine de terrain dans l’abri Otello. L’étudiant pourra ainsi participer à l’acquisition des données hyperspectrales et photogrammétriques. Il pourra, en amont de cette semaine de terrain, analyser les contraintes et proposer des solutions de matériel ou de disposition et ainsi pleinement participer et contribuer au protocole d’acquisition avec les différents participants. Cette semaine de terrain lui permettra également d’interagir et de coordonner les acquisitions avec les chercheurs et ingénieurs de différents domaines participant à ce projet. A la suite du terrain, les objectifs de ce stage seront : 1. de traiter les données hyperspectrales et de photogrammétrie acquises et 2. de coupler les données de photogrammétrie et les données hyperspectrales en utilisant un Système d’Information Géographique. Cette dernière étape permettra de superposer ces différentes informations et de pouvoir à terme réaliser une cartographie de la paroi ornée. En fin de stage, les données pourront être intégrées dans les systèmes de réalités virtuelles présents au laboratoire afin de permettre des visites virtuelles de l’abri.

Encadrants : Marion Massé (LPG, Nantes), Manuel Giraud (LPG, Nantes), Claudia Defrasne (Edydem, Chambéry)


Sujet 6 : Analyse des répliques du séisme de La Laigne (juin 2023): estimation des paramètres de source du choc principal

Le 16 juin 2023 à environ 16h38 TU, un séisme de magnitude Ml=5.3 a secoué la Charente-Maritime, entre Niort et La Rochelle, et a été largement ressenti dans le quart nord ouest de la France. Une équipe du LPG et de l’Osuna a installé dès le lendemain un réseau de 35 stations accélérométriques et large bandes dans la zone épicentrale. Ce réseau a permis de détecter près de 300 répliques les trois jours suivants le choc principal, dont la répartition semble correspondre au mécanisme au foyer estimé à partir des stations du réseau permanent (cisaillement dextre sur un plan E/O). L’objectif du stage est d’obtenir des informations plus précises sur les paramètres de source du choc principal. La structure ayant rompue lors du choc principal n’est en effet pas connue (aucune faille cartographiée dans la zone), car la couverture Mésozoïque ne semble pas avoir été affectée au quaternaire. Afin de caratériser la rupture, cette étude commencera par une analyse fine de la zone rompue en identifiant (pointé de phase) et localisant la totalité des répliques à l’aide de l’outil utilisé par le bureau central sismologique français – réseau national de surveillance sismique (BCSF-RéNaSS). L’utilisation d’une méthode d’inversion probabiliste (CHE, developpé au LPG) devrait, dans un second temps, permettre de s’affranchir du modèle de vitesse 1D, trop général et peu adapté à la zone d’étude, et d’obtenir ainsi des localisations hypocentrales plus robustes. Ces localisations absolues précises,rendrons possible le calcul d’une relocalisation relative des événements par double différence (programme HypoDD), permettant de fortement réduire la dispersion des points et d’obtenir une bonne image de la géométrie de la faille. Pour que le catalogue soit complet, il conviendra de déterminer les magnitudes des événements, si possible des magnitudes de moment, par une approche spectrale (logiciel SourceSpec). Si le temps le permet, il serait intéressant de produire des mécanismes au foyer pour quelques unes des répliques les plus puissantes qui ont pu être enregistrées par le réseau post-sismique. L’analyse de ces données se fera collaboration avec les collègues strasbourgeois responsables du BCSF-RéNaSS en particulier concernant la détection des événements dans les sismogrammes et l’estimation des magnitudes de moment.

Encadrants : Mickaël Bonnin (LPG/Osuna, Nantes), Clément Perrin (LPG/Osuna, Nantes)


Sujet 7 : Insights from Cu isotopes for deciphering metal remobilization in contaminated peat bogs under climate-forcing

The increasing frequency, intensity, and number of short extreme rainfalls and flood variability as the global climate evolves no longer makes it possible to precisely constrain the fate and source-sink balance of trace metals in the Earth Critical Zone (ECZ) nor predict the long-term effects on their chemical forms and toxicity to ecosystems. In the ECZ, wetlands trap and store significant loads of trace metals, acting as natural filters for these elements. The hydrological cycle (high water/low water) modulates flooding dynamics, microbial activity, and geochemical parameters, ultimately controlling trace metal mobility and outputs in these compartments. Nevertheless, extreme floods drastically alter their source-sink balance of metals, resulting in their quick exportation (“flash pollution”) in large quantities and under physicochemical forms potentially toxic. To decipher the metal behavior in contaminated wetlands, we propose using metal-stable isotopes as tracers of sources, pathways, and sinks through biogeochemical processes such as oxidation-reduction, adsorption, precipitation, etc. To this end, we characterize isotope fingerprints in a sample collection (boreholes) from the Las Conchas peat bog, a site historically contaminated over two centuries, notably by industrial Cu and Cd in Asturias (Spain). We focus on Cu because of its redox behavior, which is highly sensitive to Cu isotope fractionation. The internship thus involves the laboratory treatment of wetland samples for analysis of trace elements by ICP-MS and further isotope measurements using high-resolution and multi-collector-ICP-MS.

Encadrants : Gildas Ratié (LPG, Nantes), Daniel F. Araujo (IFREMER, Nantes)


Sujet 8 : Amélioration du rendement de phytoextraction du cuivre dans les sols viticoles par ajout de soufre

La bouillie bordelaise est l’un des principaux fongicides utilisés par les vignerons pour lutter contre le mildiou de la vigne. Le cuivre, qui en est le principe actif, enrichit les sols des vignobles depuis la fin du XIXème siècle. L’accumulation de ce métal est problématique, atteignant en moyenne 91 mg Cu.kg-1 dans les sols viticoles français (Ballabio et al. 2018), avec certains vignobles bien plus contaminés, alors que le fond pédogéochimique est de l’ordre de 15 mg Cu.kg-1. Or des effets néfastes sur les organismes du sol apparaissent dès 67 mg.kg-1 (Karimi et al. 2021). Réduire la charge en cuivre est par conséquent nécessaire. Parmi les solutions possibles, la phytoextraction apparaît comme la seule technique in situ possible, consistant à cultiver des plantes extrayant le cuivre mais cette technique est rarement utilisée du fait des rendements d’extraction actuellement insuffisants (Cornu et al. 2021).  Le facteur limitant de cette technique est la faible disponibilité du cuivre dans le sol. En raison des interactions du cuivre avec les phases porteuses du sol, ce métal est principalement présent sous des formes chimiques variées non ou peu assimilables par les plantes. Or, seule la fraction libre du cuivre est dite biodisponible et détermine les niveaux de performance de la phytoextraction (ISO 22190 2020).   Des solutions sont actuellement explorées au laboratoire pour améliorer la biodisponibilité du cuivre dans les sols, et l’une d’elle consiste en l’ajout de soufre dans les sols. Plusieurs études ont montré l’intérêt de cet élément pour améliorer la disponibilité de métaux tels que le cadmium et le zinc dans des sols contaminés (Kayser et al. 2001). De plus, un précédent stage a permis de confirmer une baisse du pH du sol et une augmentation significative de la biodisponibilité du cuivre dans les sols avec l’ajout de soufre (Gasnier 2023). Ajouté au sol le soufre est oxydé en sulfate par les bactéries avec production de H+ qui acidifient le sol (Kulczycki 2021). L’acidification des sols est l’un des leviers d’action permettant d’augmenter la biodisponibilité d’un certain nombre de métaux dont la solubilité augmente et donc l’assimilation par les plantes ( https://unt.univ-cotedazur.fr).

Encadrant : Thierry Lebeau (LPG, Nantes)


Sujet 9 : Relation entre structure moléculaire et propriétés mécaniques des verres en conditions extrêmes : Approche expérimentale

Deux propriétés sont primordiales à obtenir pour pouvoir valider un matériau vitreux comme matrice d’immobilisation des déchets nucléaires : la durabilité chimique et la résistance mécanique. Si la première est très souvent étudiée au travers d’expériences de lixiviation en conditions naturelles, la deuxième en revanche reste peu abordée. Cette dernière apparait directement reliée à l’arrangement des unités constituant la structure du verre. Ce sujet de M2 pluridisciplinaire s’inscrit dans la continuité du projet Iodine-CLEAN-UP (financé par l’Agence Nationale pour la Recherche) qui vise à identifier des compositions chimiques de matrices vitreuses permettant de stocker une grande quantité d’iode issu de l’industrie nucléaire. Nous suivrons une approche expérimentale en conditions extrêmes : haute température et haute pression et enrichies en iode, pour synthétiser nos verres. Les échantillons produits seront ensuite caractérisés par microscopie électronique à balayage, par micro-spectroscopie Raman et Résonance Magnétique Nucléaire. Cette approche pourra être complétée avec des analyses en Microscopie à Force Atomique (AFM) qui permettront d’étudier les propriétés mécaniques obtenues par micro-indentation. La combinaison des analyses structurales et des mesures mécaniques permettra d’établir quel est le rôle de la pression sur la durabilité mécanique des verres et si la présence d’iode dissout dans la structure est néfaste pour leur durabilité mécanique. Nous tenterons d’établir le lien entre l’évolution des propriétés mécaniques et les changements de structure en fonction des conditions de synthèse des verres.

Encadrant : Yann Morizet (LPG, Nantes)


Sujet 10 : Aeolian processes as morphologic agent: from laboratory to planetary investigation of icy waves (Earth, Mars, Pluto)

Sublimation waves are periodic, linear and transverse bedforms of different scales (from centimetres to metres) depending on their dry windy environment. They result from an instability mechanism between the sublimation of the ice and the turbulent winds. They have been modeled in 1D with the theoretical model OnDiNe, developed at LPG. This model predicts that similar waves could occur on Mars or Pluto. On Earth, Blue Ice Areas that cover 1% of Antarctica reveal the presence of sublimation ice ripples [4], about 10 cm in wavelength that emerge in ~ 2 month and migrate at 2cm/month. The difficulties of field campaigns in such remote places with uncontrolled environmental conditions explain the very few field measurements collected on sublimation waves. The compilation of documented natural examples of sublimation waves has revealed a real lack of morphological and kinetic data related to the development of these solid bedforms. As the data collected are isolated points in their parameter scale, given that the environmental conditions and sometimes even the type of icy substrate are different, there is no systematic measurements of bedform’s wavelength change when continuously varying some control parameter. A new experiment will take place in the Aarhus wind tunnel (Denmark). This tunnel allows air pressures down to a few mbar and low temperatures. Experiments will consist in simulating sublimation waves on water ice, measuring the characteristics of the bedforms while systematically varying the wind speed and air pressure. In this internship, you will have to define the experiment parameters by using the current version of the OnDiNe model, then go to Denmark to perform the experiment: (i) generate ice ripples in the lab under specific environmental conditions favorable to ice sublimation; (ii) measure their typical emerging wavelength by systematically varying the wind in a given range of velocities and air pressure for centimeter-scale sublimation bedforms. Then you will investigate the validity of the predicted scaling laws linking wavelength, viscosity, flow velocity, not only for their typical size but also for their migration velocity and their characteristic formation time. Finally, you will extrapolate these results to planetary environments (Mars, Pluto, icy moons) using predictions of GCM models and identify some regions on Pluto and Mars that could host sublimation waves.

Encadrante : Sabrina Carpy (LPG, Nantes)


Sujet 11 : Analysis of the facies and composition of sulfate-rich strata, Mount Sharp, Mars

The Curiosity rover continue to climb the Mount Sharp analyzing the texture, mineralogy and chemistry of sedimentary deposits along its traverse. For the last three years, the rover has crossed terrains that were identified as sulfate-bearing deposits from orbital data, which are suspected to be at a climatic transition before a drying out of the planet. From the ground these terrains appear to be composed of eolian and fluvial deposit predominantly, with a striking variability. In addition, the mineralogical results from the rover display significant differences with orbital infrared data. The purpose of the study will be (1) to analyze a portion of the sedimentary beds analyzed along the rover traverse to reconstitute the 3D geometry of the sediments and their environment of deposition, and (2) to study the mineralogy of these rocks by doing spectrometric investigations on rock simulants made of the various minerals (sulfates, pyroxene, etc.). The first part of the study will be done on computer using classical GIS tools and imaging system (ARCGIS, ENVI). The second part will include laboratory measurements using infrared spectrometers from LPG, and their processing using tools such as ENVI. The combination of these results will help to understand better the deposition of the sediments in Gale crater.

Encadrant : Nicolas Mangold (LPG, Nantes)


Sujet 12 : Processes of formation and duration of activity of ancient fluvial networks on Mars

The valley networks on Mars are traces of past fluvial flows during Early Mars, more than 3.6 by ago. While we have evidences that fluvial valleys required sustained liquid water, the precise processes are still debated. We do not know whether these valleys formed over geologically long periods of time (> 1 Ma), or in short-term episodes (<10,000 years). These questions are fundamental for the understanding of the whole Early Mars history and liquid water evolution at its surface. In this internship, we will focus on some of the valley networks of the Margaritifer Terra highland region. These valleys are densely branched forming well-integrated networks. The new images and DEMs at 5 m/pixel of resolution will enable to map these valleys at a level of detail never reached before. We will use empirical laws derived from terrestrial studies to better understand processes, use impact crater distribution to provide temporal bounds to the flow, and develop hydrological calculations. The final objective is to provide realistic timescales for the formation of these landforms. The subject will focus on orbital data analysis, namely high resolution from the imaging instrument CaSSIS, HiRISE and ConTeXt, both for morphological interpretation, topographic analysis from Digital Elevation Model (DEM), and mapping into Geographic Information System (GIS).

Encadrants : Anna Grau Galofre (LPG, Nantes) et Nicolas Mangold (LPG, Nantes)


Sujet 13 : Analyse tectonique et morphologique de la zone épicentrale du séisme martien S1222a via l’imagerie haute résolution

La mission NASA InSight a enregistré plus de 1500 évènements sismiques au cours de son séjour sur Mars entre novembre 2018 et décembre 2022. Le plus large d’entre eux s’est produit en mai 2022 (événement S1222a, magnitude martienne 4.7) et semble être d’origine tectonique, car aucun impact de météorite n’a été détecté par les missions orbitales. Contrairement à la majeure partie de la sismicité qui se localise au niveau des fossés en extension de Cerberus Fossae, S1222a se situe à l’Ouest d’Apollinaris Mons. Cette région, appelée Avernus Dorsa, est caractérisée par de nombreux escarpements lobés et rides de compressions, possiblement responsables de l’événement S1222a. Ce stage vise à mieux caractériser les structures tectoniques compressives présentes dans la zone épicentrale du séisme S1222a. Grâce à l’imagerie haute résolution disponible (CTX, HiRISE), pre- et post événement, l’étudiant.e réalisera une cartographie fine des escarpements morphologiques des structures majeures. Un travail de traitement d’image (stéréographie) sera nécessaire afin de réaliser des modèles numériques de terrain qui seront utiles pour étudier la forme des rides en surface. L’utilisation de modèles numériques simples permettra également de déduire la géométrie des failles en profondeur. Ces paramètres clés pourront être confrontés aux paramètres de la source issues des données sismologiques, afin d’affiner notre connaissance sur l’origine de ce séisme.

Encadrants : Clément Perrin (LPG/Osuna, Nantes) et Antoine Luca (IPGP)


Niveau Master 1

Sujet 1 : How fast did the geomagnetic field change in the past ?

Temporal changes of the Earth’s magnetic field (the so-called secular variation (SV)) originate from the transport of the field by the flow inside the outer core. The present-day magnetic field is observed by magnetic surface observatories and dedicated satellites which lead to high-resolution models of its field and temporal changes. However, prior to the direct measurements, the only data available to build geomagnetic field models are from rocks, sediments and archeological artefacts. These observations are much more uncertain and sparse in time and space. In particular, the low temporal resolution leads to paleomagnetic field models devoid of an SV description. To overcome this problem, a paleo SV index that measures how far the field departed from its main component (an axial dipole) has been proposed (Panovska and Constable, 2017).  In this Master internship, we propose to use recent satellite data based geomagnetic field models to study the validity of using the PSV index as a proxy to the true SV density. The student will first produce maps of the true SV density for the historical and modern era and compare with the PSV index. Then the student will apply the PSV index to paleomagnetic field models of the last 10 kyr to characterize the SV at the top of the core in the past. The persistence of historical SV features, e.g. the Atlantic/Pacific SV dichotomy, will be explored.

Encadrants : Hagay Amit (LPG, Nantes), Filipe Terra-Nova (LPG, Nantes)


Sujet 2 : Reconstitution par photogrammétrie 3D des sites d’atterrissage lunaires

La lune est le corps planétaire le plus proche de nous. C’est est un cas unique au sein du système solaire car c’est le seul corps pour lequel on dispose à la fois d’échantillons bien documentés et de jeux de données d’imagerie satellitaires à très haute résolution, et ce dans plusieurs gammes de longueurs d’ondes, dans un cas où il n’y a pas d’atmosphère pour perturber le signal. Le sujet du stage consistera à traiter, analyser et fusionner des jeux de données orbitaux et in situ, en commençant par les sites d’atterrissage Apollo (Apollo 17/Apollo 15) et/ou Change’3/4, afin de caractériser au mieux la morphologie des terrains. Une partie du travail sera consacrée à la reconstitution 3D d’affleurements rocheux et d’échantillons lunaires prélevés sur ces affleurements, lorsque les données photographiques disponibles dans les archives le permettent. L’apport des images satellite LRO sera évalué, notamment en vue de bénéficier au mieux de la résolution spatiale maximale de 40 cm/pixels. Une comparaison avec les données d’imagerie hyperspectrale M3 sera également envisagée en fonction de l’état d’avancement du travail. Ce travail s’appuiera sur les résultats obtenus lors de précédentes recherches ayant validé l’approche sur deux sites d’intérêt géologique de la mission Apollo 17.

Encadrant : Stéphane Le Mouélic (LPG, Nantes)


Sujet 3 : Mapping recent ice-rich deposits on Mars

This internship will systematically map surface icy units on Mars found in impact craters and thought to have been laid down in the last few millions of years (Willmes et al. 2012; Schon et al. 2012). These deposits are often called “latitude dependant mantle” (LDM), yet their expression with latitude has never been systematically studied and may reveal several different ice-contents, lags and thicknesses of deposits in different latitude bands. The LDM is known to affect the global topography of Mars (Kreslavsky and Head 2002, 2006) and the ice contained within it could be an important resource for in situ exploration of Mars (Morgan et al. 2021). The LDM is thought to be continuous until 40°N and S as shown by: the neutron spectrometer data (e.g. Bandfield and Feldman 2008), observations of thermal contraction polygons (Mangold et al. 2004) and the presence of icy scarps (Dundas et al. 2018). The LDM is thought to de discontinuous from 30-40°N/S due to its morphology (Milliken et al. 2003; Mustard et al. 2001, Conway and Balme 2014; Schon et al. 2009), radar data (e.g. Bramson et al. 2017), and impacts revealing ice in their ejecta at these latitudes (e.g. Byrne et al. 2009). The student will use the crater database of Robbins and Hyneck (2012) to map out the LDM deposits found in association with km-scale young impact craters (as evidenced by their depth-diameter ratio). The student will use HiRISE, CaSSIS and CTX image datasets to perform the mapping in ArcGIS. The student will also examine the topography of selected craters to analyse the asymmetry with latitude using a similar approach to Conway and Mangold (2013) with HRSC data and potentially using more detailed topography from HiRISE or CTX (e.g., Conway et al. 2018). In selected areas the student will examine the crater size frequency distribution to understand the potential absolute ages of the units studied (Platz et al. 2013).

Encadrants : Susan Conway (LPG, Nantes) et Noé Le Becq (LPG, Nantes)


Sujet 4 : Mobility of small martian landslides

Landslides are a common phenomenon on Mars and the emblematic large long run-out landslides have been highly studied (Lucas et al., 2014; Lucchitta, 1978; Magnarini et al., 2021; McEwen, 1989; Quantin et al., 2004). Few studies have focused on understanding smaller (<5 km) landslides (Guimpier et al., 2021; Pajola et al., 2022) despite their much wider distribution (Crosta et al., 2018). The mobility of landslides gives important information on the types of material mobilised and whether water/ice was involved. However, there are many methods to measure mobility (Li et al., 2020; Mitchell et al., 2020; Wallace and Santi, 2021). In this study, the intern will use high resolution topographic data (1 m/pix) from HiRISE within a GIS to accurately determine the landslide volume and distribution of erosion and deposition (Guimpier et al., 2022). They will use the volume and topographic data to calculate commonly used mobility indexes from the literature and compare to other terrestrial landslides. The intern will use these analyses and all available imaging data to infer the possible preparatory and triggering factors of these small landslides on Mars.

Encadrants : Susan Conway (LPG, Nantes) et Nicolas Mangold (LPG, Nantes)


Sujet 5 : The impact of intensive conditions and chemical composition on the refractive index of aluminoborosilicate glasses

In a previous work, we have tried to determine the glass optical basicity using various methods with the objective to constrain the effect of pressure on this chemical parameter. However, we have faced many difficulties owing to the small sample size inherent to synthesis protocol. We wish to follow a new way to tackle this problem. The glass optical basicity is related through the Lorentz-Lorenz equation to the glass refractive index (n). This parameter, as simple as it seems, is difficult to obtain on small size samples. In the proposed research subject, we plan to determine the glass refractive index using liquids of known calibrated refractive index ranging from 1.46 to 1.64. Several glass series will be tested: 1) ambient pressure aluminosilicate and aluminoborosilicate glasses, 2) glasses made various pressure conditions and 3) glasses enriched with I and Cl volatile species. If required, several additional samples will be prepared. The work will involve using microscope to determine the change in the shadow cone as a contact between the glass chip and the refractive liquid. This idea is to produce a subsequent database for n values for the investigated samples and the available literature data and try to constrain the effect of pressure and chemical composition on the glass refractive index.

Encadrants : Yann MORIZET, Guillaume LEFEBVRE, Sami SOUDANI (LPG, Nantes)


Niveau Licence 3

Sujet 1 : Caractérisation d’affleurements géologiques terrestres et planétaires par photogrammétrie in situ et orbitale

L’objectif de ce stage sera de reconstituer la géométrie 3D d’affleurements géologiques d’intérêt, à partir de données d’imagerie prises soit in situ, soit par drone ou encore par satellite. Un site d’analogue terrestre (type Pénestin) sera inclus. Sur Mars, nous nous focaliserons sur les sites emblématiques de la traverse des rovers Curiosity et Perseverance, tous deux équipés de multiples caméras permettant une reconstruction 3D. Les modèles produits seront remis dans le contexte des données orbitales. Une application à la Lune pourra éventuellement être envisagée en fonction du temps disponible, ainsi que l’intégration en réalité virtuelle des modèles numériques de terrain calculés.

Encadrant : Stéphane Le Mouélic (LPG, Nantes)


Sujet 2 : Fabrication modéles réduits 3D d’objets sédimentaires

L’objet de ce stage est, à partir de données altlimétriques terrestre ou martiennes, d’extraire et de fabriquer des modéles réduits 3D de dunes / autres objets sédimentaires / objets géomorphologiques. Ces modéles réduits seront utiliser à terme pour illustrer les cours de sédimentologie et de géomorphologie et/ou pour accompagner les différentes manifestations de vulgarisations scientifiques menées par le LPG.

Encadrant : Stéphane Pochat (LPG, Nantes)


Sujet 3 : Conception d’une sand-box avec Réalité augmentée, dispositif interactif utilisant des applications de visualisation en 3D, destiné à l’enseignement ou la diffusion des connaissances pour le grand publicStage pourvu

Le stage se propose de construire une sand-box avec Réalité augmentée, dispositif interactif utilisant des applications de visualisation en 3D, destiné à l’enseignement ou la diffusion des connaissances pour le grand public.  Cet outil permettra avec un système de géo-modélisation 3D, d’afficher des informations géologiques de subsurface telles que la lithologie affleurante, pour créer des cartes géologiques interactives, notamment pour les cours de géologie structurale. Il sera également possible de développer des simulations des processus de surface comme les écoulements de glacier sur les surfaces martiennes et/ou terrestres.  À mi-chemin entre les environnements réels et les environnements entièrement virtuels, des combinaisons de contenus numériques et réels dans des environnements à réalité mixte seront créées. Nous proposons dans ce stage de fabriquer une Sand Box couplée à une interface Python en s’inspirant du travail de Wellman et al., 2022.

Encadrants : Manuel Giraud (LPG, Nantes), Stéphanie Beaunay (LPG, Nantes)


Sujet 4 : Analyse des données hyperspectrales et de photogrammétrie sur les peintures pariétales de l’abri Otello

Le stage consistera soit à analyser les données hyperspectrales acquises dans l’abri otello pour en extraire l’information scientifique, soit à produire les modèles photogrammétriques acquis dans l’abri.

Encadrante : Marion Massé (LPG, Nantes)


Sujet 5 : Etude d’un assemblage de diptères préservés dans l’ambre cénozoïque de la Baltique

La préservation dans l’ambre d’inclusions organiques est un mode de fossilisation exceptionnel. Le détail de conservation en trois dimension des structures morphologiques demeure inégalé dans le reste du registre fossile. Cela en fait une source cruciale de données de paléobiodiversité et de paléoécologie. Au cours de ce stage, vous travaillerez sur une collection d’inclusions préservées dans l’ambre cénozoïque de la Baltique (Europe). A l’aide de clés de détermination vous aurez pour principaux objectifs l’identification et la description de plusieurs spécimens de diptères (arthropodes). Dans un second temps, vous discuterez des implications paléoenvironnementales de l’assemblage décrit. Pour mener vos recherches vous pourrez vous appuyer sur une vaste bibliographie spécifique qui vous aidera à approfondir vos hypothèses et conclusions. Ce stage s’inscrit dans un partenariat avec le Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes, visant à dresser l’inventaire de la collection d’ambre balte.

Encadrants : Valentine Bouju (LPG, Nantes), Denis Demarque (Muséum d’Histoire Naturelle Nantes)


Sujet 6 : Modélisation de la déformation de marée de la lune de Jupiter Ganymède en préparaiton des observations par la mission ESA JUICE

Modélisation de la déformation de marée de la lune de Jupiter Ganymède et observations par la mission ESA JUICE – Calculer les déformations de marée de Ganymède pour différentes valeurs de l’excentricité et de l’obliquité à l’aide du code LPG-Tide ; – Prédire les variations altimétriques et gravimétriques observés par la sonde JUICE lors de s a phase orbitale autour de Ganymède ; – Tester la sensibilité des observations aux paramètres orbitaux et internes du satellite.

Encadrant : Gabriel Tobie (LPG, Nantes)