Thèse Chimie des Régions Polaires de Jupiter dans le Contexte de la Mission Jupiter Icy Moons Explorer Juice H/F

Aix Marseille Université

Établissement : Aix Marseille Université
École doctorale : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière
Laboratoire de recherche : LAM - Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
Direction de la thèse : Vincent HUE ORCID 0000000192750156
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-15T23:59:59

Le Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM) propose une thèse de doctorat consacrée à l'étude de la chimie de l'atmosphère polaire de Jupiter dans le contexte de la mission Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) de l'ESA. Ce projet s'inscrit dans le cadre du programme de recherche JAFAR et sera encadré par Vincent Hue et Bilal Benmahi, tous deux impliqués dans les missions Juno et JUICE.

Les régions polaires de Jupiter sont dominées par des aurores extrêmement énergétiques produites par la précipitation de particules chargées dans l'atmosphère. Ces particules modifient profondément la structure chimique de la haute atmosphère et influencent la formation et l'évolution de nombreuses espèces moléculaires. Comprendre ces processus est essentiel pour interpréter les observations spectroscopiques des régions aurorales et pour améliorer notre compréhension de la chimie des atmosphères planétaires géantes.

L'objectif principal de cette thèse est d'étudier l'impact des précipitations de particules aurorales sur la composition chimique de l'atmosphère polaire de Jupiter. Le travail consistera à modéliser les abondances des principales espèces chimiques dans les régions polaires de Jupiter à l'aide de simulations numériques. Le coeur du projet reposera sur le couplage d'un modèle photochimique atmosphérique avec un modèle de transport électronique afin de quantifier l'influence des électrons auroraux sur la chimie atmosphérique jovienne.

Les premières études porteront sur les hydrocarbures majeurs (C2H2, C2H6, C2H4) présents dans la stratosphère de Jupiter, avant d'être étendues à d'autres composés observés dans les régions polaires. Les résultats du modèle seront confrontés aux observations disponibles issues de la mission Juno ainsi qu'à des observations au sol et spatiales, notamment celles obtenues avec l'Infrared Telescope Facility et le James Webb Space Telescope.

Cette thèse contribuera directement à la préparation scientifique de la mission JUICE et à l'interprétation future des données qui seront acquises lors de l'arrivée de la sonde dans le système jovien en 2031. Le doctorant ou la doctorante sera intégré(e) à l'équipe scientifique associée à la mission et participera aux activités de préparation et d'exploitation scientifique.

Les régions polaires de Jupiter sont dominées par des phénomènes auroraux extrêmement énergétiques résultant de l'interaction entre la magnétosphère de la planète et son atmosphère. Les précipitations d'électrons associées à ces aurores modifient profondément la structure chimique et énergétique de la haute atmosphère jovienne et influencent la formation et l'évolution de nombreuses espèces moléculaires.

Comprendre ces processus est essentiel pour interpréter les observations spectroscopiques et pour contraindre la dynamique et la chimie des atmosphères des planètes géantes. Les missions spatiales récentes et futures, en particulier la mission Juno et la mission Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) de l'ESA, offrent une opportunité unique d'étudier ces phénomènes grâce à des observations in situ et à distance.

Dans ce contexte, le développement de modèles physico-chimiques capables de reproduire les effets des particules aurorales sur la chimie atmosphérique constitue un enjeu majeur pour l'interprétation des observations et la préparation de l'exploitation scientifique des données de JUICE.

L'objectif de cette thèse est de comprendre comment les précipitations de particules aurorales modifient la chimie de l'atmosphère polaire de Jupiter. Le projet reposera sur le développement et l'utilisation de modèles photochimiques couplés à des modèles de transport électronique afin de simuler les effets des électrons auroraux.

Les résultats seront confrontés aux observations de Juno ainsi qu'à des données issues d'IRTF et du JWST afin de mieux préparer l'exploitation scientifique de la mission JUICE.

Le travail de thèse reposera principalement sur la modélisation numérique de la chimie des régions polaires de Jupiter. Le doctorant ou la doctorante utilisera et développera un modèle photochimique atmosphérique afin de simuler l'évolution des abondances des principales espèces chimiques dans l'atmosphère jovienne.

Ce modèle sera couplé à un modèle de transport électronique permettant de décrire l'impact des électrons auroraux sur la chimie atmosphérique. Les premières études porteront sur les hydrocarbures majeurs présents dans la stratosphère de Jupiter, avant d'être étendues à d'autres composés observés dans les régions polaires.

Les résultats du modèle seront comparés aux observations disponibles provenant de la mission Juno ainsi qu'à des observations au sol et spatiales obtenues notamment avec l'Infrared Telescope Facility et le James Webb Space Telescope.