Etude de L'atmosphère de Mars Avec Mirs/mmx

**Etude de l'atmosphère de Mars avec MIRS/MMX // Studying the Mars atmosphere with MIRS/MMX**:

- Réf **ABG-128490**
**ADUM-61101**
- Sujet de Thèse
- 12/02/2025
- Université de Toulouse
- Lieu de travail- TOULOUSE CEDEX 4 - France
- Intitulé du sujet- Etude de l'atmosphère de Mars avec MIRS/MMX // Studying the Mars atmosphere with MIRS/MMX
- Champs scientifiques- Terre, univers, espace
- Mots clés- Mars, aérosols, MIRS/MMX, transfert radiatif, spectromètre infrarouge
Mars, aerosols, MIRS/MMX, radiative transfer, infrared spectrometer

**Description du sujet**:

- La mission spatiale JAXA Martian Moons eXploration (MMX) sera lancée fin 2026 pour étudier les satellites de Mars et leur origine (impact géant ou capture). La mission doit ramener des échantillons de Phobos pour les étudier en laboratoire. Située sur l'orbite de Phobos (plan équatorial de Mars ; altitude = 6000km ; période = 7h39), la sonde sera dans une position sans précédent pour apporter une nouvelle perspective sur le climat de Mars vu à différents moments et avec une résolution spatiale relativement élevée.
MIRS est un spectromètre imageur infrarouge français (PI : A. Barucci, LIRA), qui caractérisera la minéralogie de la surface de Phobos et Deimos et étudiera l'atmosphère de Mars. Il couvre la gamme de longueurs d'onde de 0,9 à 3,6 microns qui comprend les bandes d'absorption de la glace d'eau (3-3,2 microns), des minéraux hydratés (2,7-2,8 microns) et des molécules CO2, H2O et CO de l'atmosphère de Mars. Le spectre est aussi sensible à la lumière diffusée par les aérosols solides, et donc à leur taille et à leur abondance.
De nombreuses collaborations auront lieu avec l'équipe MMX, notamment en ce qui concerne l'interprétation climatique des premières données de Mars. Jérémie Lasue (coI MIRS) et Tanguy Bertrand (collaborateur MMX) sont membres de l'équipe scientifique MMX.
Le premier objectif de la thèse est de participer à l'étalonnage de l'instrument au LIRA en simulant les spectres de l'atmosphère martienne et en étudiant la réponse de l'instrument en laboratoire. Ce travail permettra d'évaluer les résolutions spatiales et spectrales attendues des données et la manière dont elles seront analysées par l'équipe.
Le deuxième objectif est de simuler l'atmosphère martienne afin d'interpréter et de guider les observations dans le contexte climatique. Des prévisions concernant l'abondance des gaz, les nuages de glace d'eau et les tempêtes de poussière seront élaborées, en accordant une attention particulière aux statistiques des tempêtes de poussière. Les simulations incluront des modèles climatiques martiens ainsi que divers ensembles de données existants (tels que les cartes d'opacité, les catalogues de tempêtes de poussière, les données d'EMIRS, d'Omega, etc.)
Le troisième objectif est de développer la chaîne de traitement des données pour l'analyse des composants atmosphériques de Mars. L'équipe a besoin d'un algorithme de traitement rapide des données brutes pour extraire les abondances, la distribution spatiale et les propriétés optiques des aérosols et des gaz dans l'atmosphère de Mars. Cet algorithme est basé sur le modèle de transfert radiatif plan-parallèle DISORT. Une version simple existe déjà mais nécessite des efforts de développement plus importants. En particulier, l'absorption des gaz doit être ajoutée, la sortie des modèles climatiques doit être intégrée, et l'outil doit être général et flexible pour pouvoir traiter les observations de MIRS dans de nombreuses conditions, (observations d'imagerie multi-angles) et inverser rapidement les propriétés caractéristiques des gaz et des aérosols.
La validation de l'algorithme sera effectuée avec nos collègues japonais et en testant le modèle sur des observations de Mars déjà obtenues par Omega à bord de Mars Express ou par l'instrument ISM à bord de la mission Phobos-2. Nos modèles et le couplage entre DISORT et le GCM apporteront une forte contribution à la mission MMX. Le projet bénéficiera de l'expertise du co-directeur Tanguy Bertrand sur le climat de Mars et sur DISORT.
Enfin, le doctorat débutera en octobre 2025, un an avant le lancement (fin 2026) et deux ans avant les premières observations de Mars (deuxième semestre 2027). Il s'agit d'un timing idéal pour développer et finaliser les outils d'analyse avant l'acquisition d'une nouvelle moisson de données fascinantes sur le climat martien. Les nouvelles observations de Mars seront effectuées plus d'un an avant la fin du doctorat pour une soutenance prévue fin 2028.

The JAXA space mission Martian Moons eXploration (MMX) will be launched at the end of 2026 to study the satellite system of Mars and decipher their origin (giant impact or capture). The main goal of the mission is to bring back samples from the surface of Phobos for laboratory studies on Earth. At the same time, the spacecraft being located on the orbit of Phobos (Mars equatorial plane; Altitude = 6000km; Period = 7hrs39), it will be in an unprecedented position to