ELI - Soutenance publique de thèse - Antony TRINH

Modelling the interior of Enceladus: a combined view from gravity, topography, and libration

La mission Cassini-Huygens s’est récemment achevée en 2017 avec le plongeon de son orbiteur dans l’atmosphère de Saturne, concluant une épopée de près de vingt ans qui aura bouleversé nos croyances sur la présence d’eau et de vie ailleurs dans l’Univers. Elle laisse un imposant héritage d’observations sur le système saturnien, un monde d’anneaux et de lunes en constante mutation. La découverte d’une intense activité géologique au pôle sud d’une de ces lunes, Encelade, aura soulevé de nombreuses questions: d’où vient l’eau alimentant ses geysers? y en a-t-il beaucoup? a-t-elle toujours été liquide, et si oui comment a-t-elle pu le rester si longtemps?

Dans cette thèse, nous apportons des éléments de réponse en combinant les mesures du champ gravitationnel, de la topographie de surface, et de la libration diurne d’Encelade. Cette dernière est une subtile variation de sa vitesse de rotation liée à l’excentricité de son orbite autour de Saturne, et produit de légers décalages sur les images prises par les caméras de Cassini. Afin d’interpréter correctement les observations, nous développons de nouveaux modèles mutuellement compatibles d’isostasie et de libration, tenant compte de la forme triaxiale de la lune jusqu’au deuxième ordre en les aplatissements. Nous montrons ensuite que l’océan alimentant les geysers doit être global et non régional, et obtenons par inversion bayesienne les meilleures contraintes post-Cassini sur l’épaisseur de la croûte de glace, de l’océan, et du noyau.

Afin d’alléger les développements mathématiques inhérents à tout effort de modélisation, nous présentons une méthode systématique de manipulation d’équations en géométrie quasi-sphérique basée sur des développements en séries des aplatissements, et étudions leur convergence. L’ensemble de ces techniques est reprise dans notre outil de calcul tensoriel TenGSHui, que nous livrons à la communauté dans le souci militant de promouvoir la reproductibilité et d’encourager une approche plus intuitive de la géodynamique globale, au plus près de ses principes fondamentaux.

Jury members :

• Prof. Véronique Dehant (UCLouvain), supervisor
• Prof. Marie-Laurence De Keersmaecker (UCLouvain), chairperson
• Prof. Hugues Goosse (UCLouvain), secretary
• Prof. Tim Van Hoolst (KU Leuven, Belgique)
• Prof. Yves Rogister (Université de Strasbourg, France)
• Prof. Anne Lemaître (UNamur, Belgique)
• Prof. Pascale Defraigne (Observatoire Royal de Belgique)

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