Thèse Apport de l'Étude du Volcanisme de Vénus à la Connaissance de la Composition des Magmas en Jeu et de la Structure Interne de sa Lithosphère dans le Cadre des Missions Spatiales Envision et V H/F - Doctorat_Gouv

Établissement : Université Paris-Saclay GS Géosciences, climat, environnement et planètes
École doctorale : Sciences de l'Environnement d'Ile-de-France
Laboratoire de recherche : Géosciences Paris Saclay
Direction de la thèse : Hélène MASSOL ORCID 0000000205993844
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

Ce projet concerne l'étude des formations volcaniques appelées pancakes domes sur Vénus. Ce sont des dômes volcaniques de formes circulaires, plats et à bords abrupts (~27°) avec un rapport d'aspects (H/R) inférieur à 7%. Il en existe environ 175 répartis à la surface de Vénus, isolés par paires ou en grappes. Ces structures volcaniques ont été identifiées lors de la mission Magellan (1990-1994), dernière mission à avoir cartographié la surface de Vénus grâce à un radar imageur. Les pancakes domes sont des édifices de petits diamètres, inférieurs à 70 km, et le plus souvent plus petits (diamètres de quelques dizaines de km). Ces objets volcaniques présentent un intérêt car leurs formes et leur localisation peuvent fournir des informations cruciales sur la composition des laves, leurs teneurs en volatils, la profondeur des chambres magmatiques, ou bien encore, la teneur en magma dans la lithosphère de Vénus. Le travail de thèse proposé comprendra plusieurs volets : (1) un volet modélisation qui consistera à simuler numériquement un écoulement de magma depuis la chambre jusqu'en surface et l'évolution thermique de la coulée au contact de l'atmosphère de Vénus. Différentes conditions pré-éruptives dans la chambre correspondant à plusieurs débits d'éruption pourront être testées en fonction des compositions de magma envisagées et de leur rhéologie. (2) un volet expérimental qui consistera à reproduire ces écoulements en laboratoire afin de tester en laboratoire l'hypothèse d'une ou plusieurs coulées en fonction du flux d'alimentation et de la rhéologie du magma. (3) un volet observationnel sera consacré à une caractérisation plus fine de ces objets ainsi que leur lien avec les autres formations environnantes ou leurs positions topographiques (notamment à partir des images du radar Magellan). Les résultats des simulations permettront d'estimer la vitesse de refroidissement de la lave à la surface de Vénus et donc la possibilité de détecter de récents écoulements volcaniques via leur émission thermique dans le domaine micro-onde grâce au mode radiométrique du radar et aux instruments VenSpec-M (EnVision) et VEM (VERITAS) des prochaines missions vers Venus. L'apport des expériences de laboratoire sur des fluides analogues menées au laboratoire FAST et encadrées par Anne Davaille pourra apporter un éclairage complémentaire aux expériences numériques, notamment en ce qui concerne la formation de structures morphologiques à la surface des dômes. Anne Davaille est par ailleurs co-I de la mission VERITAS (NASA).Les résultats attendus de cette thèse contribueront à l'apport de contraintes fortes sur l'intérieur de Vénus à partir de l'analyse des morphologies de surface dans le contexte des prochaines missions planifiées à destination de Vénus (EnVision/ESA et VERITAS/NASA) et devraient conduire à deux à trois publications dans le cadre de cette thèse ainsi qu'à des communications dans le cadre de conférences internationales (EPSC, EGU en priorité).

Les publications récentes (Cao et al., 2025 ; Borrelli et al. 2025) semblent indiquer qu'un magma plutôt visqueux (viscosité > 1010 Pas) et relativement peu vésiculé est mis en jeu. À ce jour, seul l'écoulement gravitaire d'un volume de lave a été modélisé mais les conditions menant à son éruption en surface n'ont pas été étudiées. L'objectif du travail de thèse sera donc d'apporter des contraintes inédites sur la profondeur des chambres magmatiques, la composition des laves émises et leur contenu en volatils ainsi que sur la géométrie des conduits d'alimentation volcanique. Pour l'instant, la forme régulière de ces édifices volcaniques a suggéré l'émission d'une seule coulée mais nous envisagerons la possibilité de plusieurs éruptions sous la carapace formée. Les résultats attendus de cette thèse contribueront à l'apport de contraintes fortes sur l'intérieur de Vénus à partir de l'analyse des morphologies de surface dans le contexte des prochaines missions planifiées à destination de Vénus (EnVision/ESA et VERITAS/NASA) .

Ce projet concerne l'étude des formations volcaniques appelées pancakes domes sur Vénus. Ce sont des dômes volcaniques de formes circulaires, plats et à bords abrupts (~27°) avec un rapport d'aspects (H/R) inférieur à 7%. Il en existe environ 175 répartis à la surface de Vénus, isolés par paires ou en grappes. Ces structures volcaniques ont été identifiées lors de la mission Magellan (1990-1994), dernière mission à avoir cartographié la surface de Vénus grâce à un radar imageur. Les pancakes domes sont des édifices de petits diamètres, inférieurs à 70 km, et le plus souvent plus petits (diamètres de quelques dizaines de km). Ces objets volcaniques présentent un intérêt car leurs formes et leur localisation peuvent fournir des informations cruciales sur la composition des laves, leurs teneurs en volatils, la profondeur des chambres magmatiques, ou bien encore, la teneur en magma dans la lithosphère de Vénus.

. Le travail de thèse proposé comprendra plusieurs volets : (1) un volet modélisation qui consistera à simuler numériquement un écoulement de magma depuis la chambre jusqu'en surface et l'évolution thermique de la coulée au contact de l'atmosphère de Vénus. Différentes conditions pré-éruptives dans la chambre correspondant à plusieurs débits d'éruption pourront être testées en fonction des compositions de magma envisagées et de leur rhéologie. (2) un volet expérimental qui consistera à reproduire ces écoulements en laboratoire afin de tester en laboratoire l'hypothèse d'une ou plusieurs coulées en fonction du flux d'alimentation et de la rhéologie du magma. (3) un volet observationnel sera consacré à une caractérisation plus fine de ces objets ainsi que leur lien avec les autres formations environnantes ou leurs positions topographiques (notamment à partir des images du radar Magellan).

Solides compétences en mécanique des fluides et en physique des transferts de chaleur, avec un fort intérêt pour la géologie, la planétologie et l'analyse des surfaces planétaires. Une bonne compréhension des systèmes volcaniques et des processus associés constituerait un atout supplémentaire.