Description du sujet de thèse

Titre : La composition atmosphérique des géantes de glace Uranus et Neptune.

Les géantes de glace Uranus et Neptune n'ont été visitées qu'une seule fois par la sonde Voyager 2, il y a plus de 30 ans. Elles représentent la catégorie de planète la moins explorée de notre système solaire, mais d’intérêt majeur car une grande partie des exoplanètes confirmées appartiennent à cette classe de planète, c'est-à-dire constituée d'une enveloppe d'hydrogène et d'hélium mais plus riche en éléments lourds que Jupiter et Saturne. L'exploration d'Uranus est désormais identifiée par le National Research Council (NRC) américain comme la principale priorité scientifique pour la prochaine décennie.
Le travail de thèse proposé est de comprendre et de modéliser les profils d'abondance des principales espèces chimiques d'Uranus et de Neptune à l'aide de modèles numériques pour : (i) préparer l'exploration future de ces mondes par une mission spatiale, et (ii) renforcer l'expertise scientifique de notre équipe dans la caractérisation des planètes externes du système solaire. Les distributions d'abondance de certaines espèces chimiques à travers la planète nous renseignent sur l'inventaire chimique de la planète, apportant ainsi des contraintes sur le scénario de formation de la planète. De telles prédictions sont nécessaires afin d’interpréter les mesures in-situ effectuées par une sonde de rentrée (e.g., Mousis et al., 2020). De plus, ces distributions contiennent la signature des processus de transport atmosphérique, et sont importantes pour comprendre comment la planète interagit avec son environnement local.
L'outil de simulation numérique à utiliser et à approfondir est un modèle photochimique 2D développé pour modéliser Jupiter et Saturne (Hue et al., 2015, 2018), et déjà adapté pour modéliser Uranus et Neptune. Un tel outil permettra de :
• prédire les abondances des espèces clés en fonction de l'altitude et de la latitude afin d'en déduire les abondances élémentaires profondes de la planète (e.g., Mousis et al., 2018 ; Cavalié et al., 2020),
• modéliser la composition stratosphérique saisonnière des géantes de glace, afin de fournir des contraintes sur les processus dynamiques atmosphériques (e.g., Moses et al. 2018).
• déduire des contraintes sur les scénarios de formation des géantes de glace, à comparer avec nos connaissances actuelles sur la composition du système solaire externe.
Bibliographie :
- Cavalié, T, et al., The Deep Composition of Uranus and Neptune from In Situ Exploration and Thermochemical Modeling., SSR 216(4):58, May 2020
- Hue, V., et al. 2D photochemical modeling of Saturn’s stratosphere. Part I: Seasonal variation of atmospheric composition without meridional transport., Icarus 257:163–184, September 2015.
- Hue, V., et al. Photochemistry, mixing and transport in Jupiter’s stratosphere constrained by Cassini., Icarus 307:106–123, June 2018.
- Moses, J. I., et al. Seasonal stratospheric photochemistry on Uranus and Neptune., Icarus 307:124–145, June 2018.
- Mousis, O., et al., Scientific rationale for Uranus and Neptune in situ explorations., SSR 155:12–40, June 2018.

Description du travail :
- Participation à la recherche et à l'enseignement ;
- Participation à des publications / articles académiques / présentations orales & posters ;
- Encadrement éventuel d'étudiants ;
- Participation à l'organisation de réunions, conférences, colloques ;
- Implication légère dans l'administration du département ainsi que dans l'administration de l'enseignement et de la recherche.

Contexte de travail

Nous offrons :
- Un environnement de recherche actif et inspirant, une communauté doctorale dynamique et de nombreuses façons de se connecter avec des pairs nationaux et étrangers sur le plan social et professionnel.
- Un large éventail de possibilités de formation interdisciplinaire et d'activités, telles que des formations en leadership, des ateliers, des séminaires, des mobilités et des écoles d'été.

Contraintes et risques

Déplacements en France et à l’étranger (Europe, USA, Japon) pour workshops et conférences.

Informations complémentaires

Le candidat potentiel doit posséder :
- Master ou équivalent en Astronomie/Astrophysique/Physique fondamentale ou Informatique.
- Une très solide expérience en programmation avec Fortran.
- Une bonne expérience en programmation avec Python, IDL ou similaire.
- Capable d'écrire et de parler efficacement l'anglais.
Les expériences suivantes seront très appréciées :
- Participation à des activités de diffusion des connaissances et d'engagement de la communauté scientifique.
- Expérience de présentation lors de conférences internationales.
- Savoir parler français couramment.
- Expérience en traitement de données.
Merci d’envoyer ces documents à vincent.hue@lam.fr :
- Liste de publications (si disponible).
- Attestation de diplôme et relevé de notes.