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Post-doctorat pour préparer le retour scientifique des expériences de capteurs électriques sur Dragonfly (mission à destination de Titan) (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mardi 7 juin 2022

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Informations générales

Référence : UMR8190-ALILEG-001
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : mardi 17 mai 2022
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 18 mois
Date d'embauche prévue : 1 juin 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2743,70€ brut
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : Indifférent

Missions

A la fois usine à matière organique et monde océan, Titan, le plus gros satellite de Saturne, contient très probablement des indices sur les conditions d'apparition de la vie sur Terre. C'est ce qui a motivé la sélection de la mission Dragonfly (NASA) qui sera lancée en 2027 et étudiera, in-situ, grâce à un drone, la chimie pré-biotique et l'habitabilité de Titan. Le projet de post-doctorat ci-présent s'attache à optimiser et à préparer le retour scientifique des expériences DIEL (mesure de la permittivité complexe du sol) et EFIELD (mesure du champ électrique) de la station géophysique et météorologique (DraGMet) de Dragonfly (co-I : Alice LE GALL). Ces mesures ont des objectifs multiples mais complémentaires qui visent à une meilleure caractérisation de l'environnement de Titan (composition, humidité, porosité du sol, présence de particules chargées, etc.) et de son habitabilité (existence et profondeur d'un océan enfoui). Il s'agira en particulier de modéliser numériquement ces expériences et d'en tester des prototypes en laboratoire et sur le terrain.

Activités

L'objectif premier de EFIELD est la détection et le suivi des résonnances de Schumann (SR) sur Titan afin de confirmer l'existence d'un océan d'eau liquide enfoui et de mieux estimer sa profondeur. Les SR sont des ondes radio-électriques basses fréquences qui, sur Terre, sont excitées par les éclairs et se propagent autour du globe dans la cavité fermée que forment l'ionosphère et la surface conductrice de la Terre. La détection de SR sur Titan par PWA-MIP/HASI/Huygens fut une surprise et apporta l'une des premières preuves tangibles de l'existence d'un océan liquide (salé) sous la surface du satellite (Béghin et al., 2012). En effet, la surface de Titan n'est pas assez conductrice pour former un guide d'onde efficace avec l'ionosphère. Béghin et al. (2012) estime à 55-80 km la profondeur de l'océan liquide de Titan. Cependant une ré-analyse récente des données de PWA-MIP remet en cause cette détection et cette estimation (Lorenz and Le Gall, 2020) (mais pas nécessairement l'existence des SR) et propose des pistes pour aboutir, à partir des mesures EFIELD, à une estimation fine de la profondeur de l'océan enfoui de Titan.

Dans la lignée du travail de Simoes (2007), il s'agit donc maintenant de développer un modèle numérique de génération et de propagation des SR dans une cavité équivalente à Titan. A terme ce modèle inclura la modélisation géométrique du corps de Dragonfly et permettra notamment d'apprécier l'influence de la structure (métallique) du drone sur les mesures et guidera nos propositions de positionnement des électrodes (là où cette influence est minimale) et de périodes de mesures (en fonction par exemple de la position de Titan dans la magnétosphère de Saturne). Il s'agira aussi de tester un prototype du capteur sur terrain naturel.

DIEL consiste en deux sondes de permittivité à impédance propre ou mutuelle qui seront disposées sur les skis de Dragonfly. Son objectif est de mesurer la permittivité complexe du sol sous le drone ce qui donnera des indications sur sa composition, sa porosité ou encore son degré d'humidité. Pour être interprétées en termes de composition et structure, les valeurs de permittivités déduites des mesures de DIEL devront être comparées à ce que l'on connaît déjà des propriétés électriques de matériaux analogues. Cependant, il y existe très peu de références dans la littérature aux fréquences des sondes de permittivité (1 Hz- 10 kHz) et aux basses températures de Titan (-180°C). La personne recrutée participera à caractériser électriquement des analogues de Titan à l'aide du banc de mesures dédié au LATMOS (Lethuillier et al., 2018).

References:
Béghin, C., and 8 colleagues (2012) Analytic theory of Titan's Schumann resonance: Constraints on ionospheric conductivity and buried water ocean, Icarus, 218, 1028-1042.
Lorenz R. and Le Gall A., Schumann resonance on titan: A critical Re-assessment, Icarus, Elsevier, 2020, 351 (November), pp.113942.
Simoes, 2007, Résonances des cavités ionosphériques des planètes et de leurs satellites : progrès et perspectives instrumentales, thèse Paris 6 (Sorbonne Université)
Lethuillier A., Le Gall A., Hamelin M., Caujolle-Bert S., Francis S., Carrasco N., Cernogora G., Szopa C., Brouet Y., Simões F., Correia J.-J. et al. (2018), Electrical properties of tholins and derived constraints on the Huygens landing site composition at the surface of Titan, Journal of Geophysical Research. Planets 123-4, 807-812.

Compétences

Des connaissances solides en électromagnétisme et électrostatique sont demandées. La maitrise de l'outil COMSOL Multiphysique© sera appréciée ainsi que des notions de prototypage électronique. La maitrise de l'anglais est requise.

Contexte de travail

La personne recrutée fera partie du département PLANETO du LATMOS. Elle sera amenée à interagir avec des membres de l'équipe scientifique locale (chercheurs et ingénieurs), ainsi qu'avec les équipes d'autres laboratoires (LPC2E, ESTEC), notamment APL (Applied Physics Laboratory) dans le Maryland (USA) qui est le laboratoire responsable de la mission Dragonfly.

Des déplacements de courte durée en France et à l'étranger sont possibles (si les conditions sanitaires actuelles le permettent).

Lieu de travail : le site de Jussieu (Paris) ou de Guyancourt du LATMOS.

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