Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

Le projet étudiera la photochimie des atmosphères de CO2 dans des conditions correspondant à celles attendues sur certaines exoplanètes. Les résultats seront replacés dans le contexte des observations actuelles et futures des atmosphères d'exoplanètes.

The project will investigate the photochemistry of CO2-atmospheres under conditions relevant to those expected at some exoplanets. The findings will be put in the context of existent and future observations of exoplanet atmospheres.

Parmi les plus de 5 000 exoplanètes actuellement connues, celles dont la taille est comprise entre 1 et 4 rayons terrestres sont les plus abondantes. De telles planètes sont absentes de notre système solaire et leurs propriétés fondamentales (origine, évolution, structure interne, etc.) restent incertaines. Certaines de ces planètes pourraient avoir des atmosphères dominées par H2/He, mais d'autres pourraient avoir des atmosphères riches en molécules lourdes comme par exemple H2O et CO2. Le projet actuel propose d'étudier la photochimie des atmosphères dominées par le CO2 soumises à l'irradiation d'étoiles de types M, K et G (étoiles hôtes préférentielles pour un certain nombre de programmes d'observation en cours). L'étude utilisera un modèle photochimique existant développé pour les conditions martiennes et qui traite l'ensemble de la transition de l'atmosphère neutre à l'ionosphère. L'étudiant adaptera le modèle photochimique à des conditions plus générales (en particulier le partage CO2-H2O-H2), et évaluera la façon dont les différents spectres stellaires affectent la composition chimique des atmosphères. Les conclusions de cette étude théorique seront liées aux découvertes faites par le JWST et aux observations futures avec des télescopes tels que l'E-ELT.

Of the more than 5,000 exoplanets that are currently known those that have sizes between 1 and 4 Earth radii are the most abundant. Such planets are absent in our Solar system and their fundamental properties (origin, evolution, internal structure, etc.) remain uncertain. Some of these planets might have H2/He-dominated atmospheres, but others might have atmospheres that are rich in heavy molecules such as for example H2O and CO2. The current project proposes to investigate the photochemistry of CO2-dominated atmospheres subject to the irradiation from stars of M, K and G types (preferential host stars for a number of ongoing observing programs). The investigation will utilize an existent photochemical model developed for Martian conditions and that handles the entire transition from the neutral atmosphere to the ionosphere. The student will adapt the photochemical model to more general conditions (in particular the CO2-H2O-H2 partitioning), and will assess the ways in which different stellar spectra affect the chemical composition of the atmospheres. The conclusions from this theoretical investigation will be related to the discoveries that the JWST is making and to future observations with telescopes such as the E-ELT.

photochimie, atmosphère, exoplanètes, modélisation numérique

photochemistry, atmosphere, exoplanets, numerical modelling

modélisation numérique, cinétique chimique

numerical modelling, chemical kinetics

fortran, IDL, python