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CDD chercheur (H/F) expérimentation à haute pression et haute température

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Informations générales

Référence : UMR7590-DANANT-002
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : lundi 30 septembre 2019
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 18 mois
Date d'embauche prévue : 4 novembre 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : entre 2700 et 3100 bruts mensuels selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : 1 à 4 années

Missions

La mission InSight du programme NASA Discovery a atterri avec succès sur Mars le 26 novembre 2018, et le déploiement du chargement scientifique a été achevé sur une période d'environ trois mois à l'hiver 2019. Le sismomètre installé sur la surface martienne, associé à la possibilité d'effectuer un suivi de haute précision de la rotation et de l'orientation de Mars, permet d'obtenir des informations sans précédent sur l'intérieur de la planète. Cependant, l'interprétation et la pleine exploitation des données géodésiques et sismiques visant à produire des modèles précis de la composition, de la structure et de la dynamique des planètes reposent sur la connaissance des propriétés physiques essentielles des matériaux pertinents dans des conditions de pression et de température pertinentes. À cet égard, comme pour la Terre, les expériences de laboratoire en physique des minéraux et en pétrologie à haute pression et à haute température son d'une importance primordiale.
L'analyse des données de sismologie et de géodésie pour déduire la composition et le profil thermique du manteau dépend de la densité interne, de la vitesse et de la rhéologie, lesquelles dépendent des propriétés thermo-élastiques et visco-élastiques des matériaux constitutifs dans les conditions thermodynamiques correspondantes. À ce jour, nous ne disposons pas des connaissances nécessaires concernant les minéraux constituant le manteau de Mars.
Ce projet de recherche vise donc à déterminer la vitesse de propagation des ondes sonores et l'atténuation acoustique dans les principales phases minérales (olivine et ses polymorphes de haute pression, ortho- et clino-pyroxènes et grenats) et dans les agrégats minéralogiques attendus sur Mars, en fonction de la pression, température et composition chimique.

Mots clés: vitesses séismiques, atténuation acoustique, haute pression, haute température, minéraux, manteaux, Mars

Activités

Nous proposons d'appliquer à la fois des approches classiques telles que les ultrasons, la radiographie par rayons X et la diffraction des rayons X, combinés in situ à haute pression et à haute température dans une presse multi-enclumes, ainsi que des méthodes plus innovantes combinant des techniques pompe-sonde laser telle que l'acoustique picoseconde à la cellule enclume diamant et le chauffage laser. Des mesures d'atténuation acoustique par des expériences d'oscillation forcée en torsion, mises en œuvre dans une presse rotative Paris-Édimbourg (RoToPEc), viendront compléter le projet.
La détermination de la vitesse du son et de la densité, ainsi que les mesures d'atténuation acoustique et les données thermo-élastiques disponibles sur les phases minérales, permettront d'établir un modèle viscoélastique et rhéologique du manteau martien nécessaire pour contraindre correctement les structures intérieures à l'aide de données sismiques, de rotation et de dissipation des marées. En particulier, combinées aux données InSight, ces mesures de laboratoire permettront de discriminer les modèles de composition minéralogique du manteau proposés et d'imposer des contraintes au profil de température du manteau.

Compétences

Nous recherchons un(e) candidat(e) motivé(e) pour le travail et développement expérimental, autonome mais capable de travailler efficacement dans un environnement collaboratif. Une expérience confirmée en expérimentation à haute pression et à haute température est requise, idéalement dans les presses à grand volume ainsi que dans les cellules à enclume de diamant à chauffage laser. Des connaissances en minéralogie, en élasticité et en rhéologie seront très appréciées. Un doctorat en physique, en science des matériaux, en sciences de la Terre ou dans un domaine proche est exigé pour ce poste.

Contexte de travail

L'activité de recherche sera développée dans le cadre de la mission NASA InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport), dont D. Antonangeli est co-investigateur, et soutenue par le Centre National d'Études Spatiales (CNES) et par le projet ERC PICKLE (Planetary Interiors Constrained by Key Laboratory Experiment), dont D. Antonangeli est l'investigateur principal. Après le succès du programme Apollo, InSight est la première mission de sismologie extraterrestre à sonder l'intérieur d'une planète tellurique autre que la Terre. Par conséquent, cela fournira une occasion unique d'améliorer notre connaissance non seulement de Mars, mais également des planètes telluriques en général.
Le projet de recherche sera mené à l'Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC), une unité de recherche soutenue par le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université et le Muséum National d'Histoire Naturelle (MNHN), et plus particulièrement au sein de l'équipe de recherche Minéralogie, Pétrologie et Physique Planétaire (MP3, responsable du groupe D. Antonangeli). Les mesures d'atténuation acoustique seront effectuées en collaboration avec J.P. Perrillat (Laboratoire de Géologie de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1).
L'IMPMC compte des chercheurs/chercheuses ayant des compétences couvrant la physique de la matière condensée, la science des matériaux, la biologie et la minéralogie, offrant ainsi un cadre de recherche véritablement multidisciplinaire. L'IMPMC entretient des liens historiques avec les installations synchrotrons et possède une expertise traditionnelle dans les expérimentations à haute pression et les technologies liés aux cellules à enclume de diamant et aux presses gros volumes. Sur place, nous avons accès à un laboratoire de synthèse complet, à un laboratoire de cellules à enclume de diamant et chauffage laser, ainsi qu'à un laboratoire des presse grand volume (piston-cylindre, presses Paris Edinburg, presse multi-enclumes), une installation de micro-usinage par laser femtoseconde, microscopes électroniques (MEB, MET), découpe par faisceau ionique focalisé (FIB), une NanoSIMS, une plateforme de diffraction des rayons X, un setup pour mesures d'acoustique picoseconde et divers spectromètres optiques (spectromètres Raman, infrarouge, Brillouin).

Responsable scientifique : Daniele Antonangeli (CNRS, IMPMC)

Contraintes et risques

L'activité expérimentale proposée sera réalisée à l'IMPMC et dans plusieurs installations de lumière de synchrotron. L'accès aux synchrotrons de troisième génération est accordé sur la base de propositions concurrentielles, mais sur la base du mérite scientifique de nos propositions, de notre production scientifique dans des revues renommées et de la collaboration personnelle avec plusieurs scientifiques de lignes de faisceaux, l'accès aux installations synchrotron n'est pas perçu comme facteur limitant la réussite du projet.
Effectuer des expériences dans des conditions de pression et de température extrêmes n'est jamais facile, et l'obtention de données de haute qualité nécessite une grande maitrise lors de la préparation, de la caractérisation et du conditionnement des échantillons, ainsi que des protocoles de mesure et d'analyse rigoureux.
Plusieurs voyages nationaux et internationaux (Japon, Etats-Unis) seront nécessaires afin de réaliser les mesures prévues et pour participer à des réunions de collaborations et à des conférences.

Informations complémentaires

Le salaire et le soutien aux activités de recherche sont financés par l'ERC CoG PICKLE (PI D. Antonangeli).
La date de début souhaitée est novembre 2018. Le poste est immédiatement disponible et le restera jusqu'à ce qu'il soit pourvu. Le premier contrat est de 18 mois et peut être prolongé jusqu'à 36 mois en fonction des progrès accomplis.

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