Observations des gaz trace martiens avec ACS sur la mission Trace Gas Orbiter de l'ESA // Observing Martian trace gases with ACS on ESA's Trace Gas Orbiter mission

La mission de l'ESA Exomars Trace Gas Orbiter, en orbite autour de Mars depuis 8 ans, a pour mission scientifique principale de produire le relevé le plus précis à ce jour de la composition de l'atmosphère de Mars, avec une précision améliorée de plus d'un facteur 1000. La sonde embarque à son bord deux instruments dédiés à cette tâche, dont le spectromètre infrarouge « Atmospheric Chemistry Suite (ACS) ». Le LATMOS participe activement à l'exploitation des mesures de ACS, avec un accent particulier sur la recherche de méthane. La détection de CH4 à la surface de Mars a en effet été annoncée par l'équipe du rover Curiosity, ce qui a réveillé l'espoir que Mars soit toujours géophysiquement ou peut-être même biologiquement active, le méthane sur Terre étant à 80% associé à la présence de vie actuelle ou passée. Cependant, cette découverte est en contradiction avec la non- détection du méthane par les mesures satellitaires de ACS conduites jusqu'ici, en dépit d'une précision de mesure supérieure à celle de Curiosity. L'objectif principal de cette thèse est d'enquêter sur cette énigme en repoussant les limites de détection de ACS, et en élaborant des scénarios physico- chimiques capables de réconcilier les mesures de Curiosity et de ACS.
L'étudiant(e) sera inséré(e) au sein de l'équipe de chercheurs et d'ingénieurs ACS du LATMOS et participera à l'exploitation des spectres collectés par l'instrument. Les tâches assignées concernent la prise en main, l'utilisation et l'optimisation des programmes développés au laboratoire pour l'extraction des abondances des gaz détectables par l'instrument (CH4, CO2, H2O, O3, SO2, CO, C2H2, C2H6, HDO, etc.). L'objectif est de détecter le méthane mais aussi d'autres gaz traces encore jamais identifiés sur la planète Mars (comme par exemple le dioxyde des soufre SO2). Ce travail se fera en parallèle à un effort de modélisation de la chimie tridimensionnelle. L'idée est de pouvoir produire des cartes d'abondance établies à partir des données ACS et de les comparer aux prédictions d'un modèle de climat martien avec photochimie, également développé au laboratoire. Des scénarios d'émissions et/ou de processus chimiques originaux seront élaborés et testés dans le modèle pour expliquer les distributions de gaz traces observées.
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ESA's Exomars Trace Gas Orbiter mission, which has been orbiting Mars for the past 8 years, has as its main scientific mission to produce the most accurate survey to date of the composition of Mars' atmosphere, with precision improved by more than a factor of 1000. The probe carries two instruments dedicated to this task, including the Atmospheric Chemistry Suite (ACS) infrared spectrometer. LATMOS is actively involved in the exploitation of ACS measurements, with a particular focus on the search for methane. The Curiosity rover team announced the detection of CH4 on the surface of Mars, awakening hopes that Mars might still be geophysically or even biologically active, since 80% of methane on Earth is associated with the presence of present or past life. However, this discovery contradicts the non-detection of methane by ACS satellite measurements carried out to date, despite a measurement accuracy superior to that of Curiosity. The main objective of this thesis is to investigate this enigma by pushing the limits of ACS detection, and by developing physico-chemical scenarios capable of reconciling the Curiosity and ACS measurements.
The student will be part of the LATMOS team of ACS researchers and engineers and will participate in the exploitation of the spectra collected by the instrument. The tasks assigned will involve learning, using and optimizing programs developed in the laboratory to extract the abundances of gases detectable by the instrument (CH4, CO2, H2O, O3, SO2, CO, C2H2, C2H6, HDO, etc.). The aim is to detect not only methane but also other trace gases that have never been identified on Mars (such as sulfur dioxide SO2). This work will be carried out in parallel with an effort to model three-dimensional chemistry. The idea is to be able to produce abundance maps based on ACS data and compare them with the predictions of a Martian climate model with photochemistry, also developed in the laboratory. Original emission scenarios and/or chemical processes will be developed and tested in the model to explain the observed trace gas distributions.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Contrats ED : Programme blanc SU-SIM

Sorbonne Université SIM (Sciences, Ingénierie, Médecine)

129 Sciences de l'Environnement d'Ile-de-France

Curieux / Enthousiaste Physicien(ne) Bases en sciences de l'atmosphère Bases en programmation Bases en spectroscopie infrarouge (souhaitables mais non nécessaires)
Curious / Enthusiastic Physics Atmospheric sciences Programming Basics Infrared Spectroscopy Basics (desirable but not required)