Modélisation du transfert radiatif dans l'atmosphère martienne pour la détermination des propriétés spectrales de surface et la caractérisation des aérosols martiens à partir des données OMEGA

Micrometric dust particles are always present in the martian atmosphere. This aerosol loading varies with time and location. Aerosols have a major impact on the martian climate as they modify the radiative equilibrium of the atmosphere. Suspended dust particles scatter incoming solar photons in the visible and near infrared wavelengths. The imaging spectrometer OMEGA has observed Mars in this wavelength range since January 2004. The analysis of OMEGA observations rapidly led to the identification of new minerals at the surface of Mars. These discoveries have changed our view of the martian history. This work focuses on the development of a radiative transfer model based on Monte-Carlo methods. The model makes it possible to separate the contribution of aerosols from that of the surface. It is used to study the optical and physical properties of dust aerosols and refine our comprehension of the surface. The first applications are dedicated to polar regions where the contribution of aerosols is large due to the long optical paths. Seasonal interactions between dust and surface ice, which were poorly understood, are investigated using OMEGA data. A method for mapping the optical depth of aerosols is developed for regions covered by CO2 ice at southern latitudes. We then extend our analysis to equatorial and mid-latitude regions. We demonstrate that dust raised during storms in these regions does not settle uniformly on the ground. We present the first applications of our model for improving the quantitative assessment of surface mineralogy from OMEGA data first, then from the CRISM experiment on-board MRO. CRISM, which started operating in November 2006, is complementary to OMEGA with its observations at a higher resolution.L'atmosphère de Mars contient en permanence des poussières micrométriques en suspension dont la quantité varie dans le temps et dans l'espace. Ces aérosols sont l'un des éléments clés du cycle climatologique de la planète, car ils modifient l'équilibre radiatif de l'atmosphère. La poussière atmosphérique diffuse le rayonnement solaire visible et proche infrarouge qui illumine la planète Mars. En janvier 2004, l'imageur spectral OMEGA a commencé à observer Mars dans ces domaines de longueur d'onde. L'analyse des observations réalisées par OMEGA a rapidement abouti à l'identification de nouveaux minéraux à la surface de Mars. Ces découvertes ont profondément modifié nos conceptions sur l'histoire passée de la planète. Ce travail de thèse est basé sur le développement d'un modèle de transfert radiatif de type Monte-Carlo. Ce modèle permet de séparer dans les données OMEGA la contribution des aérosols de celle de la surface. Il est utilisé pour étudier les propriétés optiques et physiques des aérosols et obtenir une meilleure compréhension des caractéristiques de la surface. Les premières applications concernent les régions polaires de Mars, pour lesquelles la contribution des aérosols est très importante compte tenu des parcours optiques élevés. Les données OMEGA sont utilisées pour caractériser les interactions saisonnières entre la poussière atmosphérique et la glace en surface, qui restaient encore mal comprises. Une méthode de cartographie de la profondeur optique de poussière est présentée au dessus des régions polaires sud recouvertes de glace de CO2. L'utilisation du modèle est ensuite étendue aux régions plus proches de l'équateur. Nous démontrons que la poussière soulevée lors de tempêtes dans ces régions ne se redépose pas de manière uniforme sur toute la planète, et nous présentons les premières applications concernant l'étude quantitative de la minéralogie de surface à partir des données OMEGA puis CRISM/MRO. Cette expérience, complémentaire d'OMEGA par ses observations à très haute résolution, a obtenu ses premières données depuis l'orbite martienne en novembre 2006