AUX VITESSES DE DEFORMATION ELEVEES
V. 2 AUTRES PUBLICATIONS
Barnola J.M. et Duval P., 1992. La transformation de la neige en glace à la surface des calottes polaires ; Images de la Physique ; CNRS.
Castelnau O. et Duval P., 1995. Comportement mécanique des glaces de glaciers ; Actes du Colloque d'Hydrotechnique «Glaciologie et /V/�o/og/e" , Grenoble 15-16 février 1995 ; 229-235. Duval P., 1992. Etude des interactions glace / structure ; synthèse finale des résultats ; Contrat LGGE / Chantiers de l'Atlantique; Publ. du Bureau Veritas, 2219/CRD.
Fabre A., Letréguilly A., Ritz C. et Mangeney A., 1994. Modélisation de la calotte du Groenland : Tests de sensibilité et expériences d'évolution avec un nouveau modèle 3D. Atelier de modéli- sation de l'atmosphère, Météo-France, Toulouse, Novembre 1994.
Fabre A., Letréguilly A., Ritz C. et Mangeney A., 1995. Modélisation de la calotte du Groenland ; Actes du colloque d'hydrotechnique «Glaciologie et Nivologie» ; Grenoble 15-16 février 1995 ; 257-264. Goubert A., 1993. Fluage de la glace polycristal- line en compression uniaxiale; Thèse de Doctorat de l'Université Joseph Fourier , Grenoble 1.
Hondoh T., Uchida T., Mae S., Duval P. and Lipenkov V., 1992. Crystallographic analyses of
1Rhéologie des glaces
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Le Meur E., 1994. Isostatic Response to ice sheet loading with a self gravitating spherical earth model. Proceeding de la Conférence «géo- prospective» à l'UNESCO, Paris, France, Avril 1994.
Lestringant R., 1994. Etude numérique et mathéma- tique des transitions abruptes «fort frottement - faible frottement» : application aux transitions «calottes polaires - ice shelf».Thèse de Doctorat de l'Université Joseph Fourier ; Grenoble I..
Mangeney A. et Ritz C., 1994. Changement de la viscosité de la glace - Influence sur la datation. Atelier de modélisation de l'atmosphère, Météo- France, Toulouse, Novembre 1994.
Plé O., Meyssonnier J., Weiss J. et Fiorio B., 1995. Glaciologie et Génie Civil. in Glaciologie et Nivologie, Etat des recherches et des connais- sances à la fin du XXe siecle, Actes du Colloque d'Hydrotechnique «Glaciologie et Nivologie» Grenoble, 15-16 février 1995, pp 265-274. Uchida T., Mae S., Hondoh T., Duval P. and Lipenkov V., 1993. Effects of air-hydrate crystals in ice growth. Proc. of the NIPR Symposium, 7, pp 7-13.
Ritz C., 1992. Un modèle thermo-mécanique dévolution pour le bassin glaciaire Antarctique Vostok-Glacier Byrd : sensibilité aux valeurs des paramètres mal connus. Thèse de Doctorat d'état, Univesité Joseph Fourier - Grenoble 1. Ritz C., Morland L., Doake C., Duval P., Paterson S. and Hindmarsh R., 1994. Report on the EISMINT workshop «Mechanical properties of polar ices and ice sheet modelling» . Aussois, January 1994. European Science Foundation. Uchida T., Mae S., Hondoh T., Duval P. and Lipenkov V., 1993. Measurements of surface energy of air-hydrate crystals in Vostok ice core, Antarctica. Proc. of the NIPR Symposium, 7, pp 1-6.
Uchida T., Duval P., Lipenkov V., Hondoh T., Mae S. and Shoji H., 1994. Brittle zone and air-hydra- te formation in polar ice sheets. Mem. of National Inst. of Polar Research, Tokyo ; 49, pp 298-305. Uchida T., Mae S., Hondoh T., Lipenkov V., Duval P. and Kawabata J., 1994. Growth process of air- hydrate and diffusion of air molecules in deep ice sheet. Proc. of the NIPR Symposium, 8, 140-148.
Chapitre 4
PLANETOLOGIE
ET
Planétologie
EQUIPE PLANETOLOGIE ET ASTROPHYSIQUE EXPERIMENTALES
Responsable : Jùrgen KLINGER
COMPOSITION DE L'EG1UIPE :
1 R%MDQ R �r.I.U.AITT fr.R1\ 1 1
PRINCIPAUX AXES DE RECHERCHE : Etude de l'évolution des comètes
Spectroscopie et physico-chimie des surfaces englacées du système solaire Spectroscopie des grains inter et circumstellaires
PRINCIPAUX CONTRATS :
Programme National de Planétologie Programme National de Télédétection
GdR Physico-chimie des Molécules et Grains Interstellaires CNES "
PUBLICAT10NS :
I - OBJECTIFS
GENERAUX
L'équipe de Planétologie et Astrophysique Expérimentale a depuis le début des années 1980, développé une stratégie qui associe des travaux de modélisation et des simulations en laboratoire de processus physiques intéressant la planétologie et l'étude des grains interstel- laires. Cette démarche originale a permis à l'équipe de trouver naturellement sa place au sein de la communauté planétologique française et internationale. Dans le détail, notre activité s'articule autour des thèmes suivants :
1) Elaboration de modèles d'évolution de cer- tains objets du système solaire (comètes, pla- nètes et satellites glacés) et de grains inter- stellaires.
2) Modélisation des transferts optiques et radia- tifs à la surface d'objets du Système Solaire et entre les grains interstellaires.
3) Détermination en laboratoire des propriétés spectrales et des constantes optiques de solides permettant d'interpréter des observa- tions spectroscopiques de certains objets du Système Solaire (Triton, Pluton, Titan, Io, ...) et du milieu interstellaire (grains).
4) Etude des interactions entre un milieu solide et une phase gazeuse raréfiée dans le but de contraindre les modèles d'évolution de certains objets du Système Solaire (comètes, planètes et satellites glacés) et des grains interstellaires.
Un des buts de ces études est la préparation et l'exploitation scientifique des missions spatiales d'observation infrarouge du milieu interstellaire et du système solaire (satellite ISO) et d'étude détaillée des corps du système solaire (mis- sions Mars 96, Cassini-Huygens, Rosetta).
Il - RESULTATS MAJEURS
OBTENUS
AU COURS DES QUATRE DERNIERES ANNEES
11.1 ETUDE DE L'EVOLUTION DES
COMETES
L'équipe a développé, au cours des années 1980, des modèles numériques de l'évolution thermique et de la différencia- tion chimique des noyaux de comètes. Les principaux résultats obtenus concernent : 1) L'évolution thermique et la composition
chimique de l'intérieur du noyau ; 2) La phase vapeur qui circule dans les
pores du noyau ;
3) Les rapports des taux de production entre CO (ou C02)/H20 ;
4) Le fait que dans un milieu poreux les substances volatiles peuvent se subli- mer à la surface et sous la surface explique d'une façon naturelle le déga- zage simultané de substances de ten- sions de vapeur très différentes. Nous avons d'ailleurs démontré quelques années auparavant que la présence de
clathrates-hydrates ne permet pas d'ex- pliquer ce phénomène (Klinger et al.
1986).
A partir de ces travaux, nous avons démontré que la cristallisation de glace amorphe était une des causes possibles pour la variation spontanée de l'éclat optique (outburst) de la comète de Halley à 14 U. A. du Soleil (Schmitt et al. 1992). Dans le but de contraindre davantage les modèles de variations spontanées de l'ac- tivité des comètes, nous avons entrepris une étude statistique des magnitudes visuelles disponibles de la comète P/Schwassmann - Wachmann 1. Les fichiers de données dont nous disposons couvrent 67 ans (depuis la découverte de la comète en 1927 jusqu'en 1994) Nos résultats montrent qu'il existe une corré- lation entre la magnitude et la distance héliocentrique de cette comète. Par contre aucune corrélation entre les irrégularités dans la magnitude et des phénomènes parasites à caractère périodique tels que -127-
Planétologie 1
la présence de la lune pendant les obser- vations n' a été mise en évidence et nous n'avons trouvé aucune trace d'une modu- lation de l'activité par la période de rota- tion de la comète. Une évaluation de la probabilité de collision de cette comète avec des objets interplanétaires indique que de telles collisions ne peuvent pas expliquer l'activi- té erratique de cette comète. La cause des varia- tions de la magnitude de la comète Schwassmann-Wachmann 1 est probablement due à des processus internes au noyau de la comète (Cabot et al.,1994, 1995).
La transition entre le régime visqueux (pressions élevées) et le régime de Knudsen (pressions très faibles) n'est pas correctement prise en compte dans les modèles existants. Il est de même pour la prise en compte de la diffusion simultanée de plusieurs gaz (Bouziani et Klinger, 1994, 1995). Une reformulation rigoureuse du problème du transport simultané de plusieurs gaz à travers un milieu poreux est en cours d'achèvement. Ce tra- vail constitue la thèse de Naceur Bouziani, qui doit être soutenue avant le 31/10/95.
Le modèle de comète publié par Espinasse et al. (1991) a servi de base au développement d'un modèle quasi-tridimensionnel. Nous avons ajou- té une composante de poussière et nous étu- dions l'influence de la rotation du noyau (Enzian et al., 1994). Pour contraindre les modèles d'évo- lution des noyaux poreux par des données observationnelles et pouvoir contribuer à l'éla- boration de scénarios réalistes pour la phase d'approche et de mesure de la mission Rosetta, nous avons commencé le développement d'un modèle de diffusion de la lumière par la coma. Les premiers résultats ont été présentés au col- loque «Solar Système Ices» à Toulouse (27- 30/3/95).
Pour des raisons de bilan énergétique, 10 % de la surface de la comète de Halley sont capables de produire la quantité de gaz mesurée pendant la mission GIOTTO si et seulement si ces 10 % sont situés au point sub-solaire. Il est vrai que la quantité de gaz produite par la comète de Halley par unité de temps nécessite seulement 35 à 40% du rayonnement solaire intercepté par la surface projetée de la comète. Par contre, cette surface projetée ne peut être convertie en sur- face du noyau que dans le cas d'une incidence normale du rayonnement solaire. Ceci nous a conduit a entrependre une étude de l'influence de la topographie sur l'apparition de «jets» à la surface. Il s'est avéré possible de faire apparaître des «jets» même dans des cas où toute la surfa-
ce est potentiellement active (Majolet et al., 1994). Il convient donc de nuancer la vue «cano- nique» d'après laquelle la quasi-totalité de la matière perdue par la comète de Halley provien- drait de 10% de sa surface.
Nous considérons que notre modèle numérique est à un stade de développement où il permet de décrire l'évolution d'un noyau de comète d'une façon réaliste.