– CH4@Titan

Contexte scientifique et objectifs du projet : La connaissance précise de l'absorption du méthane dans l'étude des objets planétaires et notamment de Titan (le plus grand satellite de Saturne, constitué principalement d'azote et de méthane) est d'une grande actualité et d'une importance essentielle car elle donne accès à la détermination des propriétés physiques de ces objets. Avec l'avènement de la mission Cassini-Huygens la communauté scientifique se trouve depuis 2004 confrontée au problème de l'analyse d'une grande somme de données sur Titan alors que les coefficients d'absorption du méthane ne sont pas connus de façon fiable dans l'infrarouge proche entre 0.8 et 2 microns. L'enjeu est de taille vu le succès retentissant de cette mission. Même si la mission est en place depuis plus de 3 ans maintenant, Titan est loin d'avoir livré tous ses secrets. Après l'atterrissage sur Titan de la sonde Huygens, le vaisseau spatial Cassini poursuit son périple dans le système de Saturne pour encore au moins 3 ans, apportant chaque jour des nouvelles découvertes mais aussi des questions. Notamment, il manque toujours une description précise de la basse atmosphère et de la surface du satellite. C'est là que les coefficients du méthane interviennent car la modélisation de la troposphère et de la surface passe par une connaissance précise de l'absorption du méthane qui est le constituant absorbant majoritaire de l'atmosphère. Description du projet, méthodologie : La collaboration des laboratoires impliqués dans ce projet vise à remédier à cette situation critique en mettant en place les moyens pour déterminer les paramètres permettant la modélisation de l'absorption du méthane. Des calculs théoriques poussés et des données expérimentales prises dans les conditions adaptées à Titan et à tout autre objet dans lequel CH4 joue un rôle important seront produits. L'analyse et la modélisation en fréquences, intensités et formes de raies des spectres de 12CH4, 13CH4 et 12CH3D sera étendue au maximum en direction des états vibrationnellement et rotationnellement très excités à l'aide de modèles mathématiques puissants. Parallèlement, des spectres des régions de très faible absorption, actuellement très mal connus, seront enregistrés à l'aide des techniques à très haute sensibilité les plus modernes. Ainsi, en réunissant dans un même projet les spécialistes mondialement reconnus de calculs théoriques poussés du spectre du méthane (ICB, Dijon, GSMA, Reims), de développements instrumentaux à l'état de l'art des techniques d'absorption ultrasensibles (LSP, Grenoble, GSMA, Reims), et des planétologues très impliqués dans l'analyse des données de la mission Cassini-Huygens (LESIA Meudon, GSMA, Reims), le présent projet se donne les moyens pour déterminer les paramètres permettant la modélisation de l'absorption du méthane et la confrontation critique aux spectres et images de Titan. Ces données concernent principalement deux instruments de la mission : DISR sur la sonde et VIMS sur le vaisseau spatial. Ces deux instruments ensemble couvrent la région spectrale UV-5 microns. Une fois les nouveaux coefficients du méthane en place, nous procéderons a) en les validant avec les spectres DISR donnant l'absorption du rayonnement solaire par le méthane atmosphérique ; b) en déduisant les propriétés de la brume et la composition de la surface survolée au cours des différentes étapes de la descente de la sonde; c) en analysant les données VIMS après avoir séparé et exploité la contribution de l'opacité atmosphérique et celle de la surface. Résultats attendus : Avec ces moyens, l'analyse des données observationnelles sur Titan mais aussi sur d'autres objets (la Terre, les exoplanètes, Uranus et Neptune, etc) sera facilitée et optimisée et on s'attend à une grande avancée de nos connaissances en termes de composition atmosphérique et surfacique dans le domaine de la planétologie. Pour Titan, en particulier, nous allons obtenir : a) la distribution du méthane dans to