Les thèses en cours

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Matthieu Laneuville : "Evolution thermique de la Lune : Flux de chaleur, volcanisme, et génération d’une dynamo"

Sous la direction de Mark Wieczorek

Des avancées colossales concernant la compréhension de la structure interne de la Terre, de sa composition ainsi que des processus géologiques sous-jacents ont été faites durant le siècle passé. Néanmoins, il existe des aspects qui resteront toujours difficiles voire impossibles à étudier du point de vue terrestre. Nous disposons de quelques roches qui ont plus de 4 milliards d’années et la composition initiale ainsi que la structure de la croûte terrestre ont indéniablement été modifiées depuis par le volcanisme, l’érosion et la tectonique des plaques. C’est pour cette raison que l’étude d’autres planètes telluriques, et particulièrement notre Lune, devient d’une importance vitale pour la compréhension de ces temps reculés de l’histoire de la Terre.
Cette thèse doctorale permettrait d’approfondir quelques questions importantes en planétologie comparée. Nous allons étudier l’évolution thermique de la Lune depuis sa création à aujourd’hui, et ce travail sera effectué en trois phases qui s’appuieront autant sur de la simulation numérique que sur l’analyse de données obtenues depuis orbite ou depuis la surface. Premièrement, quel est le flux de chaleur de la Lune ? De la glace ou d’autres volatiles pourraient-ils être stables à certaines latitudes ? Deuxièmement, pourquoi est-ce que la grande majorité des éruptions volcaniques ont eu lieu sur la face visible de la Lune et non sur sa face cachée ? Et troisièmement, est-ce que le noyau de la Lune est liquide et est-ce qu’il a pu, durant son histoire, donner lieu à un champ magnétique dipolaire similaire au champ terrestre ? Les réponses à ces questions vont contribuer à comprendre des phénomènes similaires sur d’autres planètes comme Mars, Mercure ou Vénus.

Corinna Roy : 3D Ionospheric Tomography by Over-The-Horizon Radar

Sous la direction de Mark Wiekzorek et Giovanni Occhipinti

Most of the recent methods in ionospheric tomography are based on the inversion of the Total Electron Content (TEC) measured by ground-based GPS receivers [e.g., Garcia et al. 2008]. As a consequence of the high frequency of the GPS, the electron density structure is principally well reconstructed at the F2 region, where the ionosphere reaches the maximum of ionization, neglecting the lower ionosphere. Objective of this thesis is the developement a new 3D ionospheric tomography method based on the full analysis of over- the-horizon (OTH) radar data. Previous studies in ionospheric tomography by OTH radar (Fridman and Fridman, 1994; Ruelle and Landeau, 1994; Landeau et al., 1997; Fridman, 1998) are all based on the inversion of the leading edge echo curve, consequently an important amount of valuable information present in the data is necessarily neglected. To overcome this limit, we set up a new method, based on the ray-tracing tool TDR [Occhipinti, 2006], to invert the propagation time of electromagnetic waves emitted by monostatic OTH radars.
The major advance of our methodology is taking into account, numerically and jointly, not only the speed variation of EM wave induced by the electron density variation (that we solve with an analytical linear inversion) but also the perturbation in the raypath (that we solve with a numerical nonlinear method).

Clément Thorez : Le magmatisme intrusif sur les planètes telluriques

Sous la direction de Chloé Michaut et Marc Wieczorek

Le volcanisme intrusif est une source masquée mais potentiellement importante du volcanisme planétaire. Sur Terre, on considère que l’essentiel des magmas est mise en place sous forme d’intrusions en sub-surface (sills, laccolithes) et les données géologiques et géophysiques permettent d’étudier en détail ces structures (Michaut and Jaupart, 2006, 2009). Mais les intrusions magmatiques sont assez peu documentées pour les autres planètes telluriques. Certaines morphologies, tels des dômes à faible pente au sein des mers basaltiques lunaires et dans les plaines de l’hémisphère Nord sur Mars (Wöhler et al, 2009, Rampey et al, 2007) ou des sols fracturés surélevés au sein de cratères sur la Lune, Mars, Vénus et récemment sur Mercure (Schultz, 1976, Head et al, 2009) figurent parmi les meilleures preuves de ces intrusions extraterrestres, et pourraient donc résulter de la déformation de la surface lors d’injection de magma ne parvenant pas jusqu’à la surface. Le volume et la forme de ces éventuelles intrusions peuvent être contraints à partir de la topographie. Mais ces observations doivent être reliées à des modèles dynamiques d’intrusions magmatiques afin d’obtenir des informations pertinentes sur les propriétés physiques du magma, les taux d’injection mis en jeu et sur l’histoire géologique de ces objets en lien avec l’évolution thermique et dynamique de la planète.
Cette thèse se propose de construire des modèles dynamiques d’écoulement magmatique en profondeur au sein de différents environnements planétaires. Sur les planètes, telluriques des preuves d’intrusion magmatiques sont observées au niveau de cratères d’impacts secondairement modifiés. On étudiera ainsi l’effet d’une croûte à topographie variable sur la géométrie d’une intrusion. D’autre part le mode de refroidissement de ces intrusions varie d’un environnement planétaire à un autre. Sur la Terre, un important facteur du refroidissement est l’hydrothermalisme. Sur la Lune, le refroidissement du magma par advection de fluide n’existe probablement pas et un simple modèle de refroidissement par conduction le long des bords de l’intrusion devrait être applicable aux intrusions lunaires. Sur Mars, il est possible que la circulation de fluide puisse jouer sur le refroidissement des intrusions magmatiques, puisque de l’eau a pu être stockée en profondeur dans la croûte sous forme de glace ou d’eau liquide selon la profondeur. On étudiera ainsi le refroidissement par conduction de ces intrusions lors de leur mise en place et l’on essayera de quantifier la part du refroidissement provenant nécessairement de la circulation de fluide pour expliquer les morphologies des intrusions.
On comparera les résultats des modèles avec les observations et données disponibles (topographiques, gravitaires) sur des intrusions terrestres, et des intrusions potentielles lunaires et martiennes.
La Lune et Mars offrent deux cadres différents d’un point de vue physique (gravité, propriétés physiques diverses de l’environnement) mais aussi d’un point de vue de leur histoire thermique et géologique qui permettront non seulement de tester les modèles mais aussi d‘étudier de façon comparative l’évolution et l’origine des intrusions magmatiques planétaires.
Enfin, il s’agira de replacer les observations réalisées, en particulier les conséquences de la présence ou non d’intrusions magmatiques, et les résultats obtenus sur les caractéristiques physiques des magmas et les caractéristiques géologiques de leurs environnements, dans le cadre plus global de l’évolution thermique et de la structure interne des planètes étudiées. La présence d’intrusion et leurs caractéristiques physiques dépend des rapports densité du magma / densité de la croûte, qui peuvent différer de manière systématique et évoluer en fonction du temps sur les différentes planètes en raison de la composition de la croûte, des magmas et de la teneur en éléments volatils.

Pierre Valty : Analyse des phénomènes climatiques en Méditerranée tels qu'ils sont vus par les différentes techniques géodésiques (gravimétrie satellitaire, altimétrie, GPS, marégraphie)

Sous la direction d'Olivier de Viron et d'Isabelle Panet.

Les thèses soutenues

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2012 :

Mélanie Sedze : Complémentarité des systèmes radar en bande L et LiDAR pour l'étude des terrains volcaniques - Cas du Piton de la Fournaise (île de La Réunion)

Sous la direction de Stéphane Jacquemoud, Frédéric Bretar, Essam Heggy ; Rapporteurs: Valérie Ciarletti, Christophe Delacourt ; Examinateurs : Pierre Briole, Philippe Campagne.

Pierdavide Coïsson : "Détection multi-instruments des perturbations ionosphériques générées par la propagation des tsunamis"

Directeur de thèse: Philippe Lognonné (IPGP), co-directeur: Giovanni Occhipinti (IPGP)

Voir 'Teledetection ionospherique des seismes et tsunamis'

Ses publis sur la base ADS/NASA

Antonio Ferraz : Cartographie 3D d’une forêt à partir de données LiDAR aéroporté

Directeur de thèse: Stéphane Jacquemoud. Co-Directeurs: Frédéric Bretar, Gil Goncalves. Président du jury: Pierre Briole. Rapporteurs : Christian Heipke, Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry. Examinateurs: Claude Vidal, Daniel Richard. Invité : Véronique Serfaty

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Taichi Kawamura : Seismic analysis of the Moon using the Apollo 17 Lunar Surface Gravimeter

Directeur de thèse: Naoki Kobayashi, Philippe Lognonné ; Rapporteurs: Antoine Mocquet, Eric Larose ; Examinateurs:Yosio Nakamura, Pascal Bernard

The inner structure of the Moon is an essential piece of information in investigating the origin and the evolution of the Moon. Many methods have been carried out to estimatethe inner structure of the Moon and the seismic data obtained by the Apollo seismic observations are one of the most important sources of information. However, there was only 4 seismic station deployed on the Moon the lunar seismology suffered from the small　observation network and limited number of usable seismic events. To overcome this problem we focused on the Lunar Surface Gravimeter (LSG) on the Apollo 17. The LSG was designed not only for gravitational observation but also for seismic observations but since the instrument was thought to be not working properly, the data was long been left unanalyzed. In this study, I search for seismic use of the LSG data. I re-evaluated the data in a seismological point of view and showed that the gravimeter was functioning as a seismometer. The new seismic data obtained from the gravimeter further seismic investigation with additional data. This thesis aims to refine the understanding of the lunar inner structure by combining the seismic data obtained by Apollo seismometers and the new data obtained by the Lunar Surface Gravimeter.

Ses publis sur la base ADS/NASA

2011 :

Qian Huang : "Gravity and topography analysis of the Moon",

Directeur de thèse: Mark Wieczorek (IPGP); Co-directeur de thèse: Jinsong PING ; Président du Jury: Shuhua Ye ; Jury: Long XIAO, Chao CHEN, Wenzhe FA, Jinling LI, Haojian YAN, Ming ZHAO, Laiwo FUNG ; soutenu à Shanghai Astronomical Observatory.

Joséphine Boissson : "Caractérisation de la subsurface martienne par sondage radar et analogie terrestre",

Directeurs de thèse : Essam Heggy (JPL/Caltech, USA) et Philippe Lognonné (IPGP) ; Rapporteurs : François Costard (IDES, Paris Sud), Wlodek Kofman (IPAG / UJF, Grenoble) ; Examinateurs : Gilles Grandjean (BRGM), Satish Singh (IPGP/P7)

Ses publis sur la base ADS/NASA

Fanny Gerber : "Estimation du contenu en eau de la végétation par télédétection hyperspectrale dans le moyen infrarouge"

Directeur de thèse : Stéphane Jacquemoud ; Co-Directeur de thèse : Rodolphe Marion ; Président du jury et rapporteur : Xavier Briottet ; Rapporteur : Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry ; Examinateurs : Albert Olioso, Daniel Richard ; Invité : Véronique Serfaty

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2010 :

Lucie Rolland : "Sismologie Ionosphérique - Détection et modélisation des ondes ionosphériques postsismiques",

Directeur de thèse : Philippe LOGNONNE ; Rapporteurs : Emile OKAL, Jean VIRIEUX ; Président du jury : Jean-Paul MONTAGNER ; Examinateurs : Élisabeth BLANC, Raphael GARCIA

Voir 'Teledetection ionospherique des seismes et tsunamis'

Ses publis sur la base ADS/NASA

2009 :

Jean-Baptiste Feret : "Apport de la modélisation pour l’estimation de la teneur en pigments foliaires par télédétection",

Directeur de thèse : Stéphane Jacquemoud ; Co-Directeur : Christophe François ; Présidente du jury : Laurence Picon ; Rapporteurs : Rémy Michel, Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry ; Examinateurs : Gregory Asner, Frédéric Baret.

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Cédric Gillmann : "Habitabilité à long terme des planètes telluriques",

Directeur de thèse : Lognonné Philippe ; Directeur de thèse : Chassefiere Eric ; Co-directeur de thèse : Sotin Christophe, Professeur ; Rapporteur : Albarede François ; Rapporteur : Moreira Manuel

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Céline Blitz : "Modélisation de l'érosion des cratères de l'astéroïde Eros",

Directeur de thèse : Lognonné Philippe ; Rapporteur : Cellino Alberto ; Rapporteur : Thore Pierre.

Ana Rita Baptista : "Permanence du volcanisme sur Mars; caractérisation de la province de Tharsis par imagerie et altimétrie"

Directeur de thèse : Lognonné P. ; Co-Directeur de Thèse : Mangold N. ; Rapporteur : Sotin C. ; Rapporteur : Mege D.

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2008 :

Mathieu Le Feuvre : "Modéliser le bombardement des planètes et des lunes. Application à la datation par comptage des cratères",

Directeur de thèse : Wieczorek Marc ; Président du jury : Jean Besse ; Rapporteurs : Patrick Pinet, Alessandro Morbidelli ; Examinateurs :Valery Lainey, Jacques Laskar.

Thèses d'habilitation à diriger des recherches :

Mark Wieczorek : "Gravity and topography of the terrestrial planets"

Rapporteur : Banerdt Bruce ; Rapporteur : Diament Michel ; Rapporteur : Spohn Tilman.

2007 :

François Crespon : "Tomographie 2D et 3D de l'ionosphère par GPS: applications aux aléas géophysiques",

Directeur de thèse : Lognonné Philippe ; Co-directeur de thèse : Garcia R., 540 pages.

Laurent Bousquet : "Mesure et modélisation des propriétés optiques spectrales et directionnelles des feuilles"

Directeur de thèse : Stéphane Jacquemoud ; Président du jury : Serge Berthier ; Rapporteurs : Frédéric Baret, Xavier Briottet ; Examinateurs : Michaël Chelle, Jean-Luc Widlowski

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2006 :

Giovanni Occhipinti : "Observations multi-paramètres et modélisation de la signature ionosphérique du grand séisme de Sumatra",

Directeur de thèse : Lognonné Philippe.

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