The volcanic and space-weathered surface of Mercury : spectral properties and geological history

La surface volcanique et altérée de Mercure : propriétés spectrales et histoire géologique Les observations de la mission MESSENGER ont révélé diverses unités spectrales, compositionnelles et géologiques à la surface de Mercure, dont les origines et les relations restent incertaines. L’objectif de ma thèse est de mieux comprendre les propriétés spectrales et l’histoire géologique de Mercure, en considérant à la fois le caractère volcanique de la surface et l’altération spatiale intense qu’elle subit.Tout d’abord, je me suis concentrée sur les plaines lisses principalement volcaniques associées aux grands bassins d’impact, en particulier le bassin Caloris, pour mieux comprendre l’histoire géologique de la planète. En utilisant les données MESSENGER-MASCS-VIRS, j’ai développé une méthode pour classer les empreintes au sol en fonction des unités spectrales définies après MESSENGER. Cette méthode a permis d’identifier différents remplissages volcaniques, leurs âges relatifs et, par conséquent, de reconstituer l’histoire géologique de ces bassins. Notamment, j’ai montré que les plaines extérieures de bassin Caloris se sont formées avant les plaines intérieures et que des changements dans les conditions de fusion partielle en profondeur pourraient expliquer les différences spectrales et compositionnelles en surface.Une étude comparative des grands bassins d’impact a révélé que la profondeur et/ou l’anomalie thermique induite par le bassin est le facteur principal influençant les propriétés des remplissages volcaniques. De plus, j’ai démontré que les hétérogénéités latérales dans le manteau de sont pas nécessaires pour expliquer les propriétés spectrales des plaines volcaniques associées aux bassins d’impact à la surface. Bien que les hétérogénéités verticales ne soient pas non plus requises, il reste à prouver qu’elles ne contribuent pas à certaines propriétés spectrales.Étant donné que la composition n'est pas le seul paramètre responsable des différentes unités spectrales, j'ai étudié le rôle de l’altération spatial, en particulier l'effet de l'irradiation par les ions du vent solaire sur l'altération des propriétés spectrales. J'ai mené des expériences d'irradiation ionique en utilisant le séparateur électromagnétique d'isotopes SIDONIE couplé à la chambre à vide INGMAR, à travers laquelle j'ai effectué des mesures dans le visible et le proche infrarouge (IAS, IJCLab, France). Les mesures dans l'infrarouge moyen ont été effectuées ex-situ au Synchrotron SOLEIL (France). J'ai montré que l'irradiation ionique altère les propriétés spectrales des analogues de Mercure, conduisant à un assombrissement exponentiel, un rougissement et un aplatissement des spectres avant une possible saturation dans le visible et proche infrarouge. De plus, les caractéristiques dans l'infrarouge moyen sont décalées en raison de l'irradiation ionique. J'ai constaté que l'altération des caractéristiques spectroscopiques est étroitement influencée par la composition, contribuant probablement à l'origine des hétérogénéités spectrales sur Mercure. Enfin, l'irradiation ionique pourrait ne pas être le principal processus responsable de la réduction des signatures de bandes spectrales sur Mercure.Mon travail combiné sur les données de MESSENGER et les analyses en laboratoire souligne l'importance des études interdisciplinaires et innovantes qui combinent différentes techniques pour explorer Mercure, en prévision de la mission BepiColombo. Mon travail sera particulièrement pertinent pour les futures analyses des données SIMBIOS-SYS et MERTIS.