Thèse Cartographie Super-Résolution et Analyse Spectrale Infrarouge de la Surface des Satellites de Glace Préparation des Observations Majis de la Mission Juice H/F

Université Paris-Saclay GS Physique

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique
École doctorale : Astronomie et Astrophysique d'Ile de France
Laboratoire de recherche : Institut d'Astrophysique Spatiale
Direction de la thèse : François POULET
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-30T23:59:59

La mission JUICE (JUpiter and ICy moons Explorer), mission L1 du programme Cosmic Vision de l'ESA lancée en 2023, explorera le système jovien à partir de 2031. Après plusieurs survols d'Europe, Callisto et Ganymède, la sonde se placera en orbite autour de Ganymède en 2034 pour une étude approfondie jusqu'en 2035. JUICE est la première mission entièrement européenne dédiée à une planète externe. Ses objectifs principaux sont de comprendre les processus physiques du système jovien, la formation des satellites galiléens et leur habitabilité, notamment via la caractérisation de leurs océans internes.

Pour atteindre ces objectifs, JUICE embarque onze instruments, dont le spectro-imageur visible et infrarouge MAJIS (0,5-5,56 µm), sous responsabilité de l'IAS avec une contribution importante de l'IPGP. MAJIS permettra d'étudier la composition de surface, l'activité géologique et cryovolcanique potentielle, ainsi que l'exosphère des satellites glacés et leurs liens avec la structure interne.

La complexité du profil de mission, combinant de nombreux survols à géométries et résolutions variables, pose des défis majeurs pour l'exploitation scientifique des données hyperspectrales. Le projet doctoral proposé vise à préparer l'analyse des futures observations MAJIS en développant des techniques avancées de cartographie super-résolution et d'analyse spectrale adaptées aux surfaces glacées. L'objectif est d'améliorer la résolution spatiale des cartes de surface en combinant des observations multiples et chevauchantes, tout en corrigeant les effets photométriques liés aux conditions d'observation variables.

En parallèle, des méthodes de déconvolution spectrale seront développées pour interpréter les mélanges non linéaires de glaces, sels, minéraux et composés organiques, afin de contraindre la composition, l'état physique des matériaux (taille de grains, porosité, type de mélange) et les limites de détection d'espèces clés pouvant tracer des échanges entre l'océan interne et la surface.

Les méthodes seront d'abord testées et validées sur les données hyperspectrales VIMS de la mission Cassini sur les satellites glacés de Saturne, puis appliquées à des observations existantes de satellites jovien issues de Galileo, New Horizons, JWST et VLT, ainsi qu'à des données synthétiques. Cette thèse s'inscrit dans la préparation scientifique de JUICE et offrira une formation approfondie en instrumentation spatiale, traitement de données hyperspectrales et exploitation scientifique de missions planétaires, avec un fort potentiel de publications et de valorisation scientifique.

Mission spatiale JUICE
Instrument MAJIS

Développer des méthodes de cartographie hyperspectrale à super-résolution
Mettre au point des outils avancés d'analyse et de déconvolution spectrale infrarouge
Préparer et optimiser l'exploitation scientifique des données MAJIS de la mission JUICE

Traitement et fusion de données hyperspectrales
Cartographie à super-résolution spatiale
Analyse et déconvolution spectrale infrarouge
Validation sur données réelles et synthétiques
Exploitation des données Cassini/VIMS sur les satellites glacés de Saturne
Interprétation des signatures en termes de processus géologiques et d'habitabilité