Exploration des environnements passés de Mars avec l’instrument ChemCam : caractérisation des phases d’altération et de leur processus de formation dans les roches et les sols

Soutenance de thèse de Gaël DAVID

Résumé de la thèse :

Les conditions paléo-environnementales de la surface de Mars sont accessibles à travers les enregistrements géologiques de la planète, et plus particulièrement via les minéraux d’altération qu’ils contiennent. Ces phases secondaires peuvent constituer de véritables marqueurs géochimiques des conditions durant l’altération aqueuse. L’instrument ChemCam, à bord du rover Mars Science Laboratory (Curiosity) est le premier instrument de spectroscopie sur plasma induite par laser déployé à la surface de Mars. Il offre un moyen inédit de caractériser la géochimie des roches du cratère Gale, à une échelle d’analyse submillimétrique. Ce travail de thèse s’intéresse à la caractérisation des phases d’altération ainsi qu’aux processus responsables de leur formation dans les sols et les roches sédimentaires de Gale. L’approche utilisée combine des expériences de laboratoire avec une réplique de ChemCam ainsi que l’interprétation des données de l’instrument de vol. Ces études ont permis de tester la capacité de ChemCam à identifier des argiles dans les roches sédimentaires et être ainsi un outil diagnostique de ces phases. Elles ont également aidé à mieux comprendre les paramètres influençant la mesure LIBS dans les milieux granulaires, ainsi qu’à montrer que les sulfates de magnésium amorphes pourraient être des phases majeures dans les sols martiens et responsables de leur hydratation. Par ailleurs, nous avons également proposé une nouvelle quantification du fer pour les données ChemCam, qui a permis d’étudier une structure géomorphologique particulière de Gale. Cette dernière est associée à une forte signature spectrale d’hématite depuis l’orbite. L’étude de la variabilité en fer sur ce terrain a permis de mieux appréhender son mécanisme de formation, en mettant en évidence une mobilité de cet élément durant la diagenèse, en lien avec des processus d’oxydo-réduction. Ces résultats indiquent que les sédiments de Gale ont subi une histoire géologique post-dépôt complexe, impliquant probablement de multiples épisodes aqueux aux propriétés différentes.

Composition du jury de thèse :

• Karim BENZERARA, Directeur de recherche, IMPMC, Rapporteur
• Jean-Baptiste SIRVEN, Ingénieur de recherche, CEA, Rapporteur
• Vincent F. CHEVRIER, Professeur d’université assistant, Univ. Arkansas (ACSPS), Examinateur
• Stéphanie DUCHENE, Professeur d’université, GET, Examinatrice
• Pierre BECK, Maître de conférences, IPAG, Examinateur
• Patrick PINET, Directeur de recherche, IRAP, Examinateur
• Agnès COUSIN, Astronome adjoint, IRAP, Co-Directrice de thèse
• Olivier FORNI, Directeur de recherche, IRAP, Co-Directeur de thèse