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Thèmes fédérateurs du PNP
Les cinq thèmes fédérateurs du PNP, suite à
la restructuration décidée en 2009 (voir http://umet.univ-lille1.fr/pnp/CR_Avril09.pdf)
sont :
1. Systèmes extrasolaires
2. Origine du système solaire
3. Intérieur de la Terre et des planètes
4. Surfaces et enveloppes planétaires
5. Environnements primitifs des planètes
Thème 1 : Systèmes extrasolaires
Coordinateur : H. Beust
Le premier thème est destiné à mieux
caractériser les systèmes planétaires extrasolaires
dans toute leur diversité et à comprendre leur évolution
et leur lien avec le système solaire.
• Détection de planètes extrasolaires :
Les techniques de recherche d’exoplanètes sont variées (vélocimétrie,
transits, détection directe, astrométrie, microlentilles).
Les systèmes découverts aujourd’hui sont également
très divers, et l’exploration de cette diversité est un thème
majeur. Cela concerne en particulier la recherche d’exoplanètes
autour d’étoiles de différents types, dans des systèmes
multiples, ou encore la recherche de planètes telluriques, éventuellement
situées dans la zone habitable de leur étoile.
• Caractérisation des planètes extrasolaires
: Les exoplanètes identifiées par transit ou détectées
directement peuvent être étudiées physiquement. Ce
domaine d’étude est en progression rapide aujourd’hui. On peut ainsi
contraindre par spectroscopie la composition chimique de leur atmosphère,
leur structure interne ou encore leur champ magnétique.
• Étude des systèmes planétaires
jeunes : La formation des systèmes planétaires est un sujet
majeur du PNP. Aujourd’hui il est essentiel d’étudier et de caractériser
les jeunes systèmes extrasolaires. Cela concerne les disques circumstellaires
en général, et en particulier les disques de débris
qui présentent tous des structures non-axisymétriques semblant
indiquer un confinement dynamique par des planètes.
• Études théoriques : La diversité
des systèmes découverts aujourd’hui nécessite un effort
de modélisation accru pour en comprendre l’origine. Il faut modéliser
la formation des planètes elles-mêmes, mais aussi l’évolution
dynamique ultérieure en fonction de l’environnement. Ces études
doivent aussi replacer dans ce contexte le système solaire et ce
que nous savons de sa formation.
Thème 2 : Origine du système solaire
Coordinateur : A. Morbidelli
Ce thème est destiné à mieux comprendre
comment, à partir d'une nébuleuse primitive, les planétésimaux
ont pu se former et évoluer vers des corps planétaires, en
aboutissant au système solaire tel que nous le connaissons, avec
ses planètes et ses populations de petits corps.
• Ce thème s'intéresse spécifiquement
à la composition de nébuleuse protosolaire, incluant les
héritages nucléosynthétiques, aux processus précoces
(irradiation, condensation), ainsi qu'à la dimension chronologique
de ces processus telle qu'elle peut être abordée par les radioactivités
éteintes ou non.
• Le système solaire est encore mal connu et il
est important de poursuivre les efforts d'inventaire pour les corps mal
caractérisés (par exemple, Troyens) notamment dans le système
solaire lointain. L'observation et la caractérisation physique,
chimique et si possible minéralogique de corps peu évolués
(comètes, objets trans-neptuniens, etc.) va apporter des informations
uniques et indispensables à notre connaissance du système
solaire?et de sa formation.
• La modélisation numérique de la formation
des planètes, de leurs antécédents, de leur dynamique
lors de la formation et des conséquences de celles-ci sur la structure
orbitale des populations des petits corps constitue un aspect essentiel
de ce thème. Un rapprochement avec la communauté cosmochimique
est fortement encouragé afin de pouvoir utiliser des traceurs cosmochimiques
(par exemple, rapports isotopiques) et les contraintes chronologiques comme
paramètres de calage des modèles.
Thème 3 : Structure, Evolution et Dynamique
Interne de la Terre, des Planètes et des Satellites (SEDI-TPS)
Coordinateur : G. Hulot
Ce thème concerne l’étude de la formation,
de la structure, de l’évolution et de la dynamique interne des planètes
telluriques et de la Terre en particulier, depuis leur formation jusqu’à
nos jours. L’étude des conséquences de cette dynamique interne
sur la surface des planètes est également concernée.
Les études transdisciplinaires et/ou comparatives sont particulièrement
encouragées. Sont entre autres concernées, les études
portant sur :
• La structure et la composition de l’intérieur
de la Terre et des planètes telluriques depuis leur formation jusqu’à
nos jours, et notamment l’identification des divers diagrammes et transitions
de phase pertinents.
• Les propriétés physiques et de transport
(rhéologie, élasticité, conductivité thermique
et électrique, …) que l’on peut en déduire ou directement
observer.
• Les différents phénomènes qui
ont pu se produire dans le passé, ainsi que ceux qui sont encore
actifs (différenciation et convection primitive, déclenchement
et fonctionnement de la tectonique des plaques sur Terre, nature de la
convection dans les autres planètes telluriques, rôles des
panaches et de la stratification, …).
• L’histoire thermique de la Terre et des planètes
telluriques, notamment en relation avec l’évolution des régimes
convectifs.
• La nature et l’origine de la structure de la graine
terrestre.
• L’origine, la nature et l’évolution des champs
magnétiques terrestres et planétaires, notamment en relation
avec l’histoire thermique des planètes.
• Le rôle des phénomènes dynamiques
rapides affectant les noyaux planétaires.
• La nature et le rôle des interactions graine-noyau-manteau,
à toutes les échelles de temps, notamment dans le contexte
de l’étude de l’évolution des champs magnétiques.
• Le rôle des interactions lithosphère-asthénosphère,
notamment dans le contexte de la convection mantellique.
• L’interprétation dynamique à l’échelle
planétaire de l’ensemble des observables (tomographie, topographie,
anomalies du géoïde…).
Thème 4 : Surfaces et enveloppes planétaires
Coordinateur : F. Costard
Ce thème a pour objet la compréhension de
l'évolution des corps planétaires après leur formation
et de leur structure présente :
• Les couplages dynamique - chimie - magnétosphère
- rayonnement et les problèmes d'échappement sont centraux
dans la compréhension des atmosphères de Titan, des planètes
géantes et des planètes telluriques.
• L'interaction des plasmas solaire et magnétosphérique
avec les hautes atmosphères, les ionosphères ou les régolites
est une autre priorité.
• Enfin, les avancées extraordinaires dans l'étude
de la géomorphologie de Mars et de ses relations avec d'une part
la tectonique et d'autre part l'existence d'eau ne sont qu'à leur
début. La poursuite de ces efforts grâce à l'apport
des prochaines données satellitaires de Mars d'une part, et de la
modélisation numérique et analogique d'autre part, est particulièrement
encouragée.
Dans ce cadre, les projets visant à préparer
et soutenir directement l'analyse et l'interprétation des données
des missions spatiales en cours et à venir sont fortement encouragés.
Ces projets incluent notamment les analyses de laboratoire, les observations
sol coordonnées avec les observations spatiales, et l'analyse de
données déjà existantes disponibles pour la communauté
internationale.
Thème 5 : Environnements primitifs des planètes
Coordinateur : J. Blichert-Toft
Explorer et comprendre l’environnement dans lequel l’activité
biologique s’est développée sur la Terre, il y a plus de
3,5 milliards d’années, est le premier enjeu de cette thématique
récente, introduite au PNP en 2003.
Il est essentiel d'explorer les paramètres externes
de l’environnement sur la Terre primitive : les flux de matière
extraterrestre au cours du temps, les apports extraterrestres en éléments
volatils et en matière organique, la protection des surfaces planétaires
par les atmosphères et les magnétosphères, l’importance
et les conséquences du rayonnement ultraviolet à la surface
de la Terre. Les conditions environnementales qui prévalaient sur
la Terre Primitive - essentiellement durant l’Hadéen et l'Archéen
- et qui règnent peut-être encore aujourd’hui sur d'autres
corps planétaires dont tout naturellement la planète Mars,
doivent être mieux comprises. La formation et l'évolution
précoce de l’atmosphère et des océans, les messages
pétrologiques de l’Hadéen, les analyses géochimiques
et organiques des sédiments de l’Archéen, sont autant de
directions que le PNP souhaite encourager.
Comprendre l’évolution géochimique (éléments
majeurs, isotopes stables et radiogéniques) de la Terre et des planètes
telluriques lors de différenciation interne croûte/manteau
et les conséquences de cette différentiation sur les compositions
en profondeur. Quelle est la chronologie de la différentiation du
noyau ? Quand et comment s’est mise en place la première croûte
océanique ? A-t-on des traces du bombardement extraterrestre dans
les roches profondes de la Terre ?
Ces problèmes pourront être abordés
sous plusieurs angles : (1) des analyses géochimiques et minéralogiques
d’échantillons naturels, (2) des modélisations théoriques,
(3) des expériences de laboratoire permettant d’étudier les
conditions initiales de la planète et, (4) des analogies avec les
analyses des roches et des surfaces lunaire ou martienne.
Cette thématique vise donc à reconstituer
les conditions qui ont présidé à l'origine moléculaire
de la Vie et à l’établissement des structures internes de
la Terre. On notera que les axes de recherche développés
ici se distinguent clairement de ceux de l'Exobiologie en se limitant à
la Cosmochimie organique. Ils ne comprennent pas les problèmes de
la Vie dans les conditions extrêmes, de l’archéobiologie,
de la biochimie moléculaire, des synthèses organiques dans
l'atmosphère primitive de la Terre, mais se focalisent plutôt
sur la reconstitution géologique de la planète “inaccessible”.
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