Thèse Élaboration et Caractérisation Expérimentales d'Aérosols Analogues de l'Atmosphère Jovienne H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Astronomie et Astrophysique d'Ile de France Laboratoire de recherche : Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales Direction de la thèse : Thomas GAUTIER ORCID 0000000297945056 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-15T23:59:59 Jupiter, la plus grande planète dans le système solaire, est essentiellement composée de dihydrogène, d'hélium et en plus faible proportion de méthane et d'ammoniac. L'atmosphère de cette planète contient des couches nuageuses riches en composés chimiques forment des minuscules particules organiques (aérosols) et nuages colorés. La nature et les propriétés optiques de ces aérosols influencent la dynamique et la composition atmosphérique, la réflexion de la lumière et les observations à distance. Les missions spatiales, notamment Galileo, ont fourni des mesures de réflectivité, de température et de composition chimique, mais l'interprétation des observations reste partielle. On sait aujourd'hui que les aérosols sont formés dans la haute atmosphère, en particulier au niveau de la stratosphère près des cercles auroraux, mais les conditions de formation sont encore assez méconnues.Cette thèse aura pour but de simuler expérimentalement en laboratoire la formation de ces aérosols Joviens en produisant, pour la première fois, des analogues qui pourront ensuite être étudiés pour en déduire leurs propriétés physico-chimiques. Ces informations seront particulièrement utiles pour préparer l'interprétation des données de la mission JUICE. La mission JUICE « Icy Moons Explorer » de l'ESA a pour objectif de fournir une enquête détaillée sur l'atmosphère Jovienne et leurs satellites en 2030. En particulier, pour cette thèse nous nous intéresserons à l'étude de l'atmosphère Jupiter afin d'anticiper les observations et les données de la mission JUICE et de fournir une meilleure compréhension de cette atmosphère et plus précisément la formation des aérosols dans des conditions atmosphériques complexes. L'objectif sera d'obtenir des informations sur les paramètres physiques et optiques de ces aérosols dont des analogues seront formés au laboratoire. Ces informations seront utiles pour l'interprétation des données JUICE. Par exemple les indices optiques que nous pourrons déterminer expérimentalement seront cruciaux pour l'inversion des données visible et infrarouge de l'atmosphère de Jupiter.

Cette thèse sera axée pour une première partie sur l'étude du processus physico-chimique et optique de formation de ces aérosols organiques synthétisés par voie expérimentale à l'aide du réacteur à Plasma froid « PAMPRE » développé au LATMOS depuis 20 ans et ayant déjà permis d'étudier avec succès la formation d'aérosols dans les atmosphères de Titan, Pluton et d'exoplanètes.
Il s'agira dans un premier temps de produire au laboratoire des analogues Jupiter en adaptant les méthodes expérimentales existantes. Cela permettra de suivre la chimie de la formation des aérosols dans le réacteur et d'étudier les propriétés physiques et optiques des analogues d'aérosols de Jupiter ainsi formés. Selon l'appétence de la ou du candidat, cette partie pourrait également inclure une ré-analyses des données du spectromètre de masse de la mission Galileo acquises pendant sa plongée dans l'atmosphère de Jupiter.
Une deuxième partie de la thèse portera sur la collaboration au développement d'un modèle numérique interprétatif reliant les propriétés physiques et optiques des particules à la couleur et à la réflectivité des nuages jovien ainsi qu'aux modèles photochimiques de l'atmosphère de
Jupiter. Cette partie se déroulera dans le cadre d'une ANR portée par Vincent Hue au LAM (Marseille)
et pour laquelle H. Ghorbel et T. Gautier (co-encadrants de cette thèse) sont collaborateurs. Dans ce cadre, les données qui seront produites lors de cette thèse sont assurées d'être directement infusée au plus près dans les équipes de modélisateurs et d'observateurs, en assurant une diffusion rapide et efficace.
Préparation à la mission Juice Produire pour la premiere fois des analogues d'aérosols de Jupiter en laboratoire pour étudier leurs propriétés et préparer l'interpretation des données de la mission Juice Expériences de laboratoire (Plasma Radio Fréquence, irradtions UV, mesures optiques et de spectrométrie de masse).
Traitement de données de mission spatiale (données du spectrométre de masse de la sonde Galileo).

- Master en Planétologie, Astronomie ou Astrophysique de préférence. D'autres profils pourront être envisagés au cas par cas.
- Curiosité scientifique
- Appétence pour le travail expérimental et les simulations de laboratoire
- Capacité à travailler en équipe mais aussi à approfondir en autonomie un sujet
- Maitrise d'au moins un langage de programmation (Matlab, Python, etc.) et des outils bureautiques
- Bonne capacités d'expressions (orale et écrite) en anglais et en français.