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Étude expérimentale et thermodynamique des hydrates sous pression
D intenses processus photochimiques empêchent la persistance du méthane atmosphérique de Titan sur des durées qui dépassent 100 millions d années. La dissociation d un réservoir interne de clathrates de méthane est un mécanisme de renouvellement probable. La présence d ammoniac étant invoquée sur Ti...
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| Collectivités auteurs : | , , |
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| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Étude expérimentale et thermodynamique des hydrates sous pression / applications à Titan; Olivier Grasset, directeur de thèse et Christophe Sotin, co-encadrant |
| Publié : |
[S.l.] :
[s.n.]
, 2007 |
| Description matérielle : | 1 vol. (279 p.) |
| Note de thèse : | Thèse doctorat : Sciences de la Terre et de l'univers. Planétologie : Nantes : 2007 |
| Sujets : |
| Résumé : | D intenses processus photochimiques empêchent la persistance du méthane atmosphérique de Titan sur des durées qui dépassent 100 millions d années. La dissociation d un réservoir interne de clathrates de méthane est un mécanisme de renouvellement probable. La présence d ammoniac étant invoquée sur Titan, des expériences haute pression basse température ont été réalisées dans les systèmes H2O-NH3, H2O-CH4, et H2O-NH3-CH4 pour apporter des contraintes sur ce processus. L étude de la fusion des glaces dans les systèmes H2O-NH3 et H2O-NH3-CH4 a apporté de nouvelles données expérimentales, qui ont permis d établir un modèle thermodynamique des glaces et de l eau liquide, puis un modèle de l effet de l ammoniac sur l activité de l eau. Les expériences sur la dissociation des clathrates de méthane dans H2O-CH4 ont mis en avant deux effets : l éventuelle présence d azote et la faiblesse des concentrations en méthane des échantillons (inférieures à 0.2-0.3 %) entraînent une diminution de la température de dissociation pouvant atteindre 15 K et 40 K, respectivement. Les données de dissociation obtenues dans le système ternaire H2O-NH3-CH4 suggèrent un rôle significatif de l ammoniac. Un modèle de cryovolcanisme sur Titan a été proposé, selon lequel la dissociation d une couche superficielle de clathrates de méthane par des cryomagmas provenant de la fusion d hydrates d ammoniac peut permettre le maintien des quantités atmosphériques actuelles de méthane sur des durées pouvant atteindre 2 milliards d années. Un cryovolcanisme épisodique durant l histoire de Titan permettrait d expliquer les quantités actuelles de méthane atmosphérique. Intense photochemical processes preclude the persistence of Titan s current atmospheric methane abundance over 100 million years. Dissociation of an internal methane clathrate hydrates reservoir is a likely replenishment mechanism. As the presence of ammonia has long been suggested on Titan, high pressure low temperature experiments have been conducted in the H2O-NH3, H2O-CH4, and H2O-NH3-CH4 systems to bring new constraints on this process. New experimental data on the melting of ices in the H2O-NH3 and H2O-NH3-CH4 systems have been acquired, which allowed developing first a thermodynamic model of ices and liquid water, and then a model of the effect of ammonia on liquid water s activity. Experiments on the dissociation of methane clathrate hydrates in H2O-CH4 have shown its dependence on two effects : presence of nitrogen and low methane contents of the samples (below 0.2-0.3%) induce a decrease in the dissociation temperature of up to 15 K and 40 K, respectively. Dissociation data obtained in the ternary system H2O-NH3-CH4 suggest a significant impact of ammonia. A model of cryovolcanism applicable to Titan is proposed. It suggests that the dissociation of a superficial clathrate layer, due to interactions with cryomagmas originating from the melting of ammonia hydrates, could sustain the atmospheric methane current abundances over periods as long as 2 billion years. Episodic cryovolcanism during Titan s history could explain the current methane amounts in its atmosphere. |
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| Bibliographie : | Bibliographie p. 251-269 |