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Publié par | profil-feym-2012 |
Nombre de lectures | 83 |
Langue | Français |
Poids de l'ouvrage | 4 Mo |
Extrait
INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS
Habitabilité à long terme
des planètes telluriques
Thèse
Par Cédric Gillmann
Dirigé par Philippe Lognonné et Eric Chassefière
Habitabilité à long terme des planètes telluriques
Table des matières
Sommaire
Introduction .............................................................................................................................. 5
Partie I : Evolution tardive des planètes telluriques, l’équilibre entre échappement et
dégazage : le cas de Mars. ...................................................................................................... 14
Résumé ..................................................................................................................................... 14
I/ Introduction ........................................................................................................................... 16
II/ Modèles et données. ............................................................................................................ 22
II.1/ Le Dégazage Volcanique. ............................................................................................. 24
II.2/ Echappement atmosphérique ........................................................................................ 59
III/ Résultats. ............................................................................................................................ 83
III.1/ Apport de volatils dus aux impacts majeurs. .............................................................. 89
III.2/ Lien avec la présence d’eau liquide. ........................................................................... 92
III.3/ Dépendance du modèle vis-à-vis des paramètres. ..................................................... 100
IV/ Discussion. ....................................................................................................................... 112
Appendice I : H O et SO , le rôle des autres volatils volcaniques sur Mars. ......................... 116 2 2
Appendice II : Extension du modèle et contraintes géochimiques. ....................................... 126
1) L’évolution martienne au cours des quatre derniers milliards d’années. ................ 126
2) Contraintes isotopiques du modèle. ......................................................................... 132
Partie II : Dynamique interne des planètes telluriques et échanges de volatils. ............. 141
I/ Introduction ......................................................................................................................... 141
II/ Modèle et programme ........................................................................................................ 142
II.1 / Principe du programme ............................................................................................. 143
II.2 / Fonctionnement du modèle de convection ................................................................ 144
II.2.a / Lois d’échelle .................................................................................................................... 145
II.2.b / Viscosité et rhéologie ............................................................................................. 148
II.2.c / Equations principales .............................................................................................. 149
II.3 / Fonctionnement du dégazage/réhydratation. ............................................................. 150
II.4 / Partie atmosphérique et projet de couplage ............................................................... 155
III/ Paramètres importants ...................................................................................................... 157
III.1 / Données planétaires ................................................................................................. 158
III.2 / Viscosité et rhéologie ............................................................................................... 159
III.2.a / Paramètres physiques ..................................................................................................... 159
III.2.b / Contenu en eau ............................................................................................................... 160
III.3 / Dégazage / réhydratation .......................................................................................... 161
III.3.a / Taux d’expansion ............................................................................................................ 162
III.3.b / Profondeur de fusion ...................................................................................................... 162
III.4 / Récapitulatif ............................................................................................................. 166
IV/ Résultats ........................................................................................................................... 169
IV.1 / Cas réalistes pour la Terre et étude des paramètres ................................................. 169
IV.1.a / Cas réalistes .................................................................................................................... 169
IV.1.b / Influence des paramètres ............................................................................................... 172
IV.2 / Comparaison des trois planètes ................................................................................ 176
IV.3 / La convection à couvercle fixe ................................................................................ 178
2
Habitabilité à long terme des planètes telluriques
Table des matières
IV.4 / Développement : la profondeur de fusion ................................................................ 181
IV.5 / Couplage atmosphérique : première approche ......................................................... 183
V/ Modélisation 3-D : panache martien. ................................................................................ 188
V.1 / Contexte. ................................................................................................................... 188
V.2 / Modèle. ...................................................................................................................... 190
V.3 / Benchmark et tests. ................................................................................................... 195
V.4 / Résultats et discussion. .............................................................................................. 196
VI/ Conclusion ....................................................................................................................... 205
Partie III : Evolution primitive des planètes telluriques, le rôle de l’échappement
hydrodynamique. Un scénario cohérent de l’histoire de Vénus. ..................................... 208
I/ Résumé. ............................................................................................................................... 208
II/ Introduction ....................................................................................................................... 209
III/ Etat des connaissances actuelles sur les gaz rares dans l’atmosphère de Vénus.............. 215
IV/ Théorie de l’échappement hydrodynamique. ................................................................... 217
IV.1 / Echappement hydrodynamique et effet sur les gaz rares. ........................................ 217
IV.2 / Fractionnement par entraînement des gaz rares. ...................................................... 222
IV.3 / Entraînement de l’oxygène par l’hydrogène. ........................................................... 224
V/ Modèle d’échappement hydrodynamique ......................................................................... 226
V.1 Principes essentiels et paramètres du modèle. ............................................................. 227
V.2 / Description du modèle. ............................................................................................. 231
VI/ Résultats. .......................................................................................................................... 236
VI.1 / Cas de l’échappement de l’hydrogène seul. ............................................................ 236
VI.2 / Cas de l’échappement conjoint de H et O. ............................................................... 242
VII / Discussion ...................................................................................................................... 248
VII.1 / Echappement primitif (10-500 Ma) ........................................................................ 248
VII.2 / Comparaison entre Vénus et la Terre. .................................................................... 255
VII.3 / Echappement tardif ayant lieu après le bombardement massif (500 Ma- présent). 258
VII.4 / Vue globale de l’échappement vé