Description du sujet de thèse

Contexte:
La recherche d'eau sur Mars a fait l'objet de nombreuses missions spatiales, tant orbitales qu'in situs. La compréhension de la nature et de la distribution de la glace d'eau est fondamentale pour comprendre le climat actuel et récent, et la glace en tant que ressource pour l'exploration humaine. La glace d'eau est présente à la surface dans les deux calottes polaires et aux hautes latitudes (>60°N), où elle est détectée près de la surface par spectrométrie neutronique et par des formes de relief telles que le sol à motifs (par exemple, Feldman et al., 2002, Mangold et al., 2004). La présence de glace d'eau dans les latitudes moyennes (30-60°) est démontrée par des observations directes (telles que les données radar, Holt et al., 2008), des affleurements locaux de glace (Dundas et al. 2018, 2021), de nouveaux cratères d'impact révélant de la glace (Byrne et al. 2009 ; Dundas et al. 2010, 2021) et des formes de relief telles que des glaciers recouverts de débris ou des "caractéristiques d'écoulement visqueux" (VFF) (p. ex., Levy et al. 2014). Cependant, aux latitudes moyennes, la profondeur de cette glace d'eau reste en grande partie inconnue. L'absence de détection dans les données du spectromètre à neutrons suggère des profondeurs supérieures à 1 m ; cependant, la glace excavée par de nouveaux impacts et les affleurements locaux de glace d'eau (Dundas et al. 2018, 2021 ; Harish et al. 2020) suggèrent que la glace pourrait être plus proche de la surface localement. Notre étude conjointe se concentrera sur les cicatrices abruptes orientées vers les pôles qui exposent la glace d'eau (Dundas et al. 2018, 2021 ; Harish et al. 2020), dont on pense qu'elles sont limitées à des latitudes de 50-60° dans les deux hémisphères (mais nous en chercherons à des latitudes plus basses) et sur les glaciers recouverts de débris martiens, ci-après appelés VFF ou "Viscous Flow Features", qui sont fréquents entre 30° et 60° de latitude. Ce projet bénéficiera des données HiRISE (High Resolution Imaging Experiment) et CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System), avec un accès privilégié pour l'étudiant qui découle de l'implication des PI dans ces missions.

Objectifs:
Notre objectif est donc d'étudier la distribution de la glace d'eau dans les latitudes moyennes en couplant une étude systématique à partir d'images, d'études morphologiques avec des modèles numériques de terrain (MNT) et d'une modélisation numérique.

Méthodologie:
*** Etude des escarpements***
Nous proposons donc d'utiliser les images de la caméra MRO Context (CTX) avec une couverture globale à 6 m/pixel pour rechercher des exemples plus petits qui ne seraient pas facilement identifiables à 100 m/pixel, donc manquant dans la carte déjà publié. Pour confirmer s'ils exposent de la glace, des images couleur avec CaSSIS et HiRISE seront planifiées et complétées par des données hyperspectrales du Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) lorsqu'elles sont disponibles. Les MNT seront utilisés pour déterminer l'épaisseur du dépôt de glace, l'inclinaison et la forme de l'exposition, et les conditions d'insolation subies par l'escarpement (par un calcul basé sur la pente, l'aspect et la latitude mesurés). Nous estimerons le volume perdu dans les cavités abritant les escarpements glacés en différenciant le MNT avec une estimation de la topographie initiale tenant compte de l'incertitude. Cette topographie initiale sera produite en adaptant Conway et Balme (2014). Nous examinerons les ensembles de données pour déterminer les tendances de la forme/taille/orientation des cicatrices en fonction de la latitude et de la longitude, de l'altitude et de l'inertie thermique, afin d'évaluer si cela correspond à nos attentes basées sur les variables climatiques connues. En combinaison avec les informations des MNT, nous aborderons la question ouverte de l'évolution de ces cicatrices dans le temps.

*** Cartographie de la VFF***
Nous utiliserons la base de données des VFF en forme de langue compilée par Souness et al. (2012) pour identifier des dizaines d'endroits où des images stéréo existent pour faire des MNT et nous effectuerons une cartographie détaillée des VFF à l'aide d'un logiciel SIG pour contraindre les modèles utilisés par l'étudiant en Arizona. Cette cartographie enregistrera les caractéristiques clés qui indiquent la direction/le taux de transport et l'état de stress de la glace, y compris les crevasses (Hubbard 2014 ; Brough et al. 2016), les bandes de débris (Levy et al. 2021), et les cratères déformés (Kress et Head, 2008). Nous utiliserons les images couleur de CaSSIS pour rechercher des signatures distinctives des débris transportés dans la glace et pour rechercher des incisions fortuites dans la VFF où des informations sur la stratigraphie interne de la glace pourraient être obtenues stratigraphie interne (Butcher et al. 2021). Les VFF que nous allons étudier sont trop petites pour que leur topographie basale soit estimée à partir des données RADAR, nous nous appuyons donc sur nos MNT stéréo pour l'estimer. La topographie basale est une donnée nécessaire à la modélisation de l'étudiant de l'Arizona et est également utilisée avec le MNT pour estimer l'épaisseur de la glace. Pour estimer la topographie de base, nous extrapolons le mur de la vallée sous les caractéristiques glaciaires restantes, comme l'ont fait précédemment Levy et al. (2014), mais en adaptant les dernières techniques utilisées sur Terre (Mey et al. 2015). L'extrapolation de la topographie environnante s'est avérée en accord avec les réflexions basales du RADAR sur les glaciers recouverts de débris.

Le Profil:
Le/la candidat-e doit être titulaire d'un Master en sciences planétaires ou en géosciences. Il/Elle doit déjà avoir une certaine expérience dans l'acquisition, la manipulation et l'analyse d'images de télédétection et d'ensembles de données topographiques, de préférence sur Mars ou d'autres corps planétaires. Une expérience en programmation serait un avantage. Un bon niveau d'anglais écrit et parlé est nécessaire pour la collaboration avec les partenaires du projet en Arizona. Le/la candidat-e doit faire preuve d'enthousiasme pour l'exploration planétaire.

Contexte de travail

Directeur de thèse : Susan Conway ( LPG)
Co-directeur de thèse : Nicolas Mangold (LPG)
Co-encadrant: Anna Grau Galofré (LPG)
Co-encadrant : Shane Byrne (Université d'Arizona)
Ecole doctorale de rattachement : 3MG (Matière, Molécule, Matériaux et Géosciences)

Cette thèse de doctorat est financée dans le cadre du projet CNRS PRIME avec l'Université d'Arizona.

Le Laboratoire de Planétologie et Géosciences (LPG) (https://lpg-umr6112.fr) est une unité mixte de recherche pluridisciplinaire composée de 117 personnes (C/EC : 53, ITA/ITRF : 23, : Docts: 26, CDD : 15) répartis sur 3 sites : Nantes Univ., Univ. Angers et Le Mans Univ.
Le LPG est organisé en 3 thèmes de recherche (Terre, Planètes et Lunes, et Systèmes Littoraux et Marins) favorisant l'interdisciplinarité des activités du laboratoire.
La personne recrutée sera localisé sur le campus de l'UFR Sciences de Nantes Université et placé sous la responsabilité du Directeur de l'UMR.
Le doctorant ou la doctorante travaillera principalement sur le thème de "planétes et lunes" - un des trois thèmes de recherche au laboratoire.
Il ou elle travaillera en collaboration avec les Enseignants-Chercheurs et chercheurs ainsi que l'équipe de recherche de l'Université d'Arizona associée à l'encadrement de thèse.

Des déplacements sont à prévoir à l'international.