Objectifs :
La notion d’habitabilité à l’échelle du système solaire, voire de l’Univers dans son ensemble, est un thème de recherche en plein essor. Cette notion est pourtant mal comprise ou interprétée, même au sein de la communauté scientifique, et souvent réduite à celle de la zone dite habitable (c’est-à-dire, compatible avec la présence d’eau liquide stable en surface) autour d’une étoile. Or, l’observation d’un nombre toujours croissant de nouvelles exoplanètes, ainsi que l’exploration plus poussée des environnements du système solaire comme ceux de Mars ou de Titan, ou encore les avancées faites dans la compréhension des milieux extrêmes terrestres font de cette notion d’habitabilité un concept transversal entre différentes domaines scientifiques : définition et caractérisation du vivant, conditions d’apparition et de maintien, diversité des environnements possibles, planétaires mais pas seulement. Dans ce cadre, des enseignants-chercheurs en planétologie, en géologie, en physique et en chimie de l’Université Paris-Saclay ont travaillé sur la plupart de ces thématiques (exobiologie, atmosphères, Intérieurs et surfaces planétaires) et y ont développé une expertise reconnue au niveau international. L’objectif de ce cours est donc d’offrir un tour d’horizon de l’ensemble des problématiques liées à l’habitabilité des systèmes planétaires et des objets du système solaire, tout en détaillant davantage l’étude des surfaces et des atmosphères planétaires.

Programme :
Voir programme détaillé sur le site de la formation:
www.ias.u-psud.fr/fr/formation/enseignements/doctorat/formation-doctorale,
https://ecole-doctorale.obspm.fr/fr/Formation

Programme (prévisionnel)
1. Notions de base et grands principes de l’habitabilité (C. Szopa)
- Définition habitabilité/vie
- Ressources nécessaires à l’habitabilité/vie
- Chimie prébiotique
- Environnements du système solaire et hors système solaire potentiellement habitables
- Quels outils pour caractériser l’habitabilité ?

2. Habitabilité des surfaces planétaires (F. Schmid & H. Massol)
2.1. Apparition de la vie sur Terre et habitabilité sur les autres planètes (F. Schmidt):
- la classification du vivant / évolution
- enregistrement directe : les fossiles
- enregistrement indirecte : fugacité d'oxygène, ...
- systèmes biologiques extrêmophiles actuels : dorsales, croûte profonde...
- surfaces "analogues" dans le système solaire : Mars, Europe, ...

2.2 Habitabilité et évolution géodynamique (H. Massol)
- évolution thermique et schéma de la géodynamique d'une planète (noyau, manteau, croûte)
- régime de convection du manteau et tectonique
- rôle de l'eau dans la convection
- conditions d'habitabilité en surface

3. Atmosphères planétaires et habitabilité (N. Carrasco & E. Marcq)
3.1. La physique des atmosphères et l’habitabilité (E. Marcq)
Introduction notion d’habitabilité, diagramme de Forget-Leconte
Grandeurs essentielles températures d’équilibre et effectives, échelle de hauteur, vitesses thermique et d’échappement
Échappement atmosphérique Exosphère, mélange atmosphérique, processus thermiques et non-thermiques, fractionnement isotopique
Structure verticale des atmosphères effet de serre, divergence de l’effet de serre, convection et gradients adiabatiques, stratosphère, temps radiatif, thermosphère
Dynamique atmosphérique origine, équation primitive du vent, circulation méridienne et cellules de Hadley, régimes géostrophique et cyclostrophique, outils de modélisation.

3.2. La chimie des atmosphères et l’habitabilité – marqueurs de l'évolution chimique dans les atmosphères des planètes et exoplanètes (N. Carrasco)
Cas d’étude pratique sur la base de l’actualité scientifique :
Travailler en groupe en temps limité,
Caractériser l’habitabilité potentielle de systèmes planétaires récemment détectés,
Proposer des mesures futures pertinentes pour la recherche d’indices d’habitabilité.
Ressources : connaissances et principes vus dans l’ensemble du cours + littérature scientifique

Pré-requis :
Ce cours est un cours d’ouverture. Il s’adresse donc à tout doctorant en astronomie, physique, chimie, géologie ou biologie ayant des connaissances de base en planétologie et/ou exobiologie.

Equipe pédagogique :
Cyril SZOPA (responsable pédagogique), Professeur à l’Université de Versailles Saint Quentin Nathalie CARRASCO, Professeur à l’Université de Versailles Saint Quentin Emmanuel MARCQ, Maître de Conférences à l’Université de Versailles Saint Quentin Hélène MASSOL, Maître de Conférences à l’Université à l’Université Paris Sud Frédéric SCHMIDT, Maître de Conférences à l’Université Paris Sud

Méthode pédagogique :
Cours et applications pratiques