Projet de recherche P4S/251/ADAMS (Action de recherche P4S)
L'atmosphère martienne est composée à 95 % de dioxyde de carbone et environ 4 % d'azote moléculaire et d'argon. Cependant, de nombreux gaz à l'état de traces, qui ont un impact important sur la chimie de l'atmosphère, restent à analyser. Nous pouvons désormais entrer dans les détails et quantifier ces espèces à l'état de traces jusqu'à la partie par milliard, grâce à l'instrument NOMAD, la suite de spectromètres du BIRA-IASB embarquée à bord du Trace Gas Orbiter de l'ESA. La haute résolution spectrale de NOMAD et ses différentes géométries d'observation nous permettent de mieux cerner la distribution des espèces à l'état de traces. L'instrument NOMAD peut mesurer, entre autres phénomènes, l'absorption atmosphérique par occultation solaire. Ces mesures constituent une méthode inégalée pour déduire la présence de gaz à l'état de traces, grâce à la forte intensité du signal solaire et à l'acquisition rapide des mesures par NOMAD, qui offre une résolution verticale très fine. De nombreuses espèces clés de l'atmosphère martienne absorbent dans l’infrarouge. Dans le cadre de ce projet, nous ciblerons les molécules dont la présence dans l'atmosphère martienne est prédite par des modèles chimiques, mais qui ne sont pas régulièrement observées.
Le premier objectif de ce projet est de mettre au point un schéma de détection des limites de détection, destiné à être intégré au pipeline scientifique de NOMAD du groupe « Atmosphères planétaires ». Nous devons définir les plages spectrales optimales pour l'étude de chaque espèce moléculaire. Cette première étape est cruciale et arrive à point nommé, car nous avons désormais une meilleure compréhension du fonctionnement de l'instrument et des incertitudes de mesure. Ce travail permettra de confirmer leur précision et, si nécessaire, de les ajuster, fournissant ainsi un retour d'information essentiel. Nous devrons ajuster au mieux les structures spectrales du dioxyde de carbone et de l'eau sur l'ensemble de la gamme spectrale de NOMAD-SO. Celles-ci présentent un signal plusieurs fois supérieur à celui des espèces ciblées. Les récupérations seront automatisées et des critères fiables pour le calcul des limites supérieures seront établis. Le deuxième objectif est de développer une nouvelle méthode pour déduire les signatures spectrales à l'aide d'outils d'apprentissage automatique non supervisé. L'apprentissage automatique a fait des progrès significatifs au cours de la dernière décennie, et des méthodes bien établies sont désormais faciles à mettre en œuvre grâce à une documentation abondante et à la disponibilité des algorithmes. De nombreuses méthodes intéressantes peuvent être étudiées pour détecter des caractéristiques spectrales infimes dans les données. Le troisième objectif est de fournir un ensemble cohérent de limites de détection ou de quantification des espèces ciblées et d'examiner comment ces résultats contraignent les principaux cycles chimiques.
