Thème 1 : Systèmes extrasolaires

Coordinateur : Sean Raymond

Le premier thème est destiné à mieux caractériser les systèmes planétaires extrasolaires dans toute leur diversité et à comprendre leur évolution et leur lien avec le système solaire.
• Détection de planètes extrasolaires : Les techniques de recherche d’exoplanètes sont variées (vélocimétrie, transits, détection directe, astrométrie, microlentilles). Les systèmes découverts aujourd’hui sont également très divers, et l’exploration de cette diversité est un thème majeur. Cela concerne en particulier la recherche d’exoplanètes autour d’étoiles de différents types, dans des systèmes multiples, ou encore la recherche de planètes telluriques, éventuellement situées dans la zone habitable de leur étoile.
• Caractérisation des planètes extrasolaires : Les exoplanètes identifiées par transit ou détectées directement peuvent être étudiées physiquement. Ce domaine d’étude est en progression rapide aujourd’hui. On peut ainsi contraindre par spectroscopie la composition chimique de leur atmosphère, leur structure interne ou encore leur champ magnétique.
• Étude des systèmes planétaires jeunes : La formation des systèmes planétaires est un sujet majeur du PNP. Aujourd’hui il est essentiel d’étudier et de caractériser les jeunes systèmes extrasolaires. Cela concerne les disques circumstellaires en général, et en particulier les disques de débris qui présentent tous des structures non-axisymétriques semblant indiquer un confinement dynamique par des planètes.
• Études théoriques : La diversité des systèmes découverts aujourd’hui nécessite un effort de modélisation accru pour en comprendre l’origine. Il faut modéliser la formation des planètes elles-mêmes, mais aussi l’évolution dynamique ultérieure en fonction de l’environnement. Ces études doivent aussi replacer dans ce contexte le système solaire et ce que nous savons de sa formation.

Thème 2 : Origine du système solaire 

Coordinateur : Jean-Alix Barrat & Nicolas Bivier

Ce thème est destiné à mieux comprendre comment, à partir d'une nébuleuse primitive, les planétésimaux ont pu se former et évoluer vers des corps planétaires, en aboutissant au système solaire tel que nous le connaissons, avec ses planètes et ses populations de petits corps.
• Ce thème s'intéresse spécifiquement à la composition de nébuleuse protosolaire, incluant les héritages nucléosynthétiques, aux processus précoces (irradiation, condensation), ainsi qu'à la dimension chronologique de ces processus telle qu'elle peut être abordée par les radioactivités éteintes ou non.
• Le système solaire est encore mal connu et il est important de poursuivre les efforts d'inventaire pour les corps mal caractérisés (par exemple, Troyens) notamment dans le système solaire lointain. L'observation et la caractérisation physique, chimique et si possible minéralogique de corps peu évolués (comètes, objets trans-neptuniens, etc.) va apporter des informations uniques et indispensables à notre connaissance du système solaire?et de sa formation.
• La modélisation numérique de la formation des planètes, de leurs antécédents, de leur dynamique lors de la formation et des conséquences de celles-ci sur la structure orbitale des populations des petits corps constitue un aspect essentiel de ce thème. Un rapprochement avec la communauté cosmochimique est fortement encouragé afin de pouvoir utiliser des traceurs cosmochimiques (par exemple, rapports isotopiques) et les contraintes chronologiques comme paramètres de calage des modèles.

 Thème 3 : Structure, Evolution et Dynamique Interne de la Terre, des Planètes et des Satellites (SEDI-TPS)

Coordinateur : Michael Le Bars

Ce thème concerne l’étude de la formation, de la structure, de l’évolution et de la dynamique interne des planètes telluriques et de la Terre en particulier, depuis leur formation jusqu’à nos jours. L’étude des conséquences de cette dynamique interne sur la surface des planètes est également concernée. Les études transdisciplinaires et/ou comparatives sont particulièrement encouragées.

Sont entre autres concernées, les études portant sur :
• La structure et la composition de l’intérieur de la Terre et des planètes telluriques depuis leur formation jusqu’à nos jours, et notamment l’identification des divers diagrammes et transitions de phase pertinents.
• Les propriétés physiques et de transport (rhéologie, élasticité, conductivité thermique et électrique, …) que l’on peut en déduire ou directement observer.
• Les différents phénomènes qui ont pu se produire dans le passé, ainsi que ceux qui sont encore actifs (différenciation et convection primitive, déclenchement et fonctionnement de la tectonique des plaques sur Terre, nature de la convection dans les autres planètes telluriques, rôles des panaches et de la stratification, …).
• L’histoire thermique de la Terre et des planètes telluriques, notamment en relation avec l’évolution des régimes convectifs.
• La nature et l’origine de la structure de la graine terrestre.
• L’origine, la nature et l’évolution des champs magnétiques terrestres et planétaires, notamment en relation avec l’histoire thermique des planètes.
• Le rôle des phénomènes dynamiques rapides affectant les noyaux planétaires.
• La nature et le rôle des interactions graine-noyau-manteau, à toutes les échelles de temps, notamment dans le contexte de l’étude de l’évolution des champs magnétiques.
• Le rôle des interactions lithosphère-asthénosphère, notamment dans le contexte de la convection mantellique.
• L’interprétation dynamique à l’échelle planétaire de l’ensemble des observables (tomographie, topographie, anomalies du géoïde…).

Thème 4 : Surfaces et enveloppes planétaires

Coordinateur : Thierry Fouchet

Ce thème a pour objet la compréhension de l'évolution des corps planétaires après leur formation. Toutes les études portant sur les surfaces et les enveloppes externes (atmosphère, exosphère, ionosphère) des corps du système solaire sont concernées, parmi lesquelles :


• Les couplages dynamique - chimie - magnétosphère - rayonnement et les problèmes d'échappement pour la compréhension des atmosphères des planètes géantes, telluriques et de leurs satellites.


• L'interaction des plasmas solaire et planétaire avec les hautes atmosphères, les ionosphères ou les régolites.


• Les interactions atmosphère-surface des planètes telluriques et assimilées (Titan, Pluton, etc.)

Dans ce cadre, les projets visant à préparer et soutenir directement l'analyse et l'interprétation des données des missions spatiales en cours et à venir sont fortement encouragés. Ces projets incluent notamment les analyses de laboratoire, les observations sol coordonnées avec les observations spatiales, et l'analyse de données déjà existantes disponibles pour la communauté internationale.

Thème 5 : Environnements primitifs des planètes

Coordinateur : Maud Boyet

Explorer et comprendre l’environnement dans lequel l’activité biologique s’est développée sur la Terre, il y a plus de 3,5 milliards d’années, est le premier enjeu de cette thématique récente, introduite au PNP en 2003.
Il est essentiel d'explorer les paramètres externes de l’environnement sur la Terre primitive : les flux de matière extraterrestre au cours du temps, les apports extraterrestres en éléments volatils et en matière organique, la protection des surfaces planétaires par les atmosphères et les magnétosphères, l’importance et les conséquences du rayonnement ultraviolet à la surface de la Terre. Les conditions environnementales qui prévalaient sur la Terre Primitive - essentiellement durant l’Hadéen et l'Archéen - et qui règnent peut-être encore aujourd’hui sur d'autres corps planétaires dont tout naturellement la planète Mars, doivent être mieux comprises. La formation et l'évolution précoce de l’atmosphère et des océans, les messages pétrologiques de l’Hadéen, les analyses géochimiques et organiques des sédiments de l’Archéen, sont autant de directions que le PNP souhaite encourager.
Comprendre l’évolution géochimique (éléments majeurs, isotopes stables et radiogéniques) de la Terre et des planètes telluriques lors de différenciation interne croûte/manteau et les conséquences de cette différentiation sur les compositions en profondeur. Quelle est la chronologie de la différentiation du noyau ? Quand et comment s’est mise en place la première croûte océanique ? A-t-on des traces du bombardement extraterrestre dans les roches profondes de la Terre ?

Ces problèmes pourront être abordés sous plusieurs angles : (1) des analyses géochimiques et minéralogiques d’échantillons naturels, (2) des modélisations théoriques, (3) des expériences de laboratoire permettant d’étudier les conditions initiales de la planète et, (4) des analogies avec les analyses des roches et des surfaces lunaire ou martienne.

Cette thématique vise donc à reconstituer les conditions qui ont présidé à l'origine moléculaire de la Vie et à l’établissement des structures internes de la Terre. On notera que les axes de recherche développés ici se distinguent clairement de ceux de l'Exobiologie en se limitant à la Cosmochimie organique. Ils ne comprennent pas les problèmes de la Vie dans les conditions extrêmes, de l’archéobiologie, de la biochimie moléculaire, des synthèses organiques dans l'atmosphère primitive de la Terre, mais se focalisent plutôt sur la reconstitution géologique de la planète “inaccessible”.