Chimie atmosphérique des exoplanètes rocheuses ˸ vers une meilleure compréhension des observables dans l’ère du JWST

En décembre 2021, le télescope spatial James Webb (JWST) a été lancé marquant ledébut d'une décennie active de recherche axée sur la caractérisation des atmosphères exoplanétaires. Les premières observations de JWST suggèrent déjà la détection d'espèces simples (CO2, CH4 et H2O) et d'aérosols dans les atmosphères d'exoplanètes rocheuses. Ces observables fournissent des informations essentielles sur les processus chimiques se produisant dans l'atmosphère. Leur détection et la quantification de leur abondance peut aider à contraindre des propriétés importantes de l'atmosphère,son origine et les conditions à la surface de la planète. Dans cette thèse, je me concentre sur trois types d'observables fournissant différentes informations sur les atmosphères des exoplanètes rocheuses : les produits photochimiques en phase gaz importants pour les mondes habitables, les brumes photochimiques et leurs propriétés optiques intrinsèques, et les volatiles simples issus du dégazage volcanique pour les exoplanètes rocheuses chaudes et non habitable. A l'aide d'expériences en laboratoire et de modélisation, j'ai étudié ces différents observables pour mieux comprendre les informations qu'ils peuvent fournir et pour améliorer l'interprétation des futures données JWST. Pour les observables photochimiques en phase gaz dans les mondes habitables, j'ai évalué la formation d'eau par photochimie dans la haute atmosphère, au-dessus de la couverture nuageuse, et sa corrélation à la présence de H2 d'origine volcanique. Pour les atmosphères d'exoplanètes rocheuses plus chaudes, j'ai utilisé la modélisation combinant dégazage volcanique, chimie atmosphérique et transfert radiatif pour évaluer le lien entre les abondances moléculaires relatives des volatiles dans l'atmosphère(par exemple CO2/CO) et l'état rédox de l'intérieur de la planète. Pour comprendre l'extinction induite par les brumes photochimiques dans les atmosphères des exoplanètes, je me suis concentré sur l'influence de la composition chimique en déterminant les indices optiques d'analogues de laboratoire. J'ai évalué l'impact de la technique optique, de la composition du mélange gazeux initial et des conditions expérimentales (irradiation, température, temps de résidence du gaz) sur ces indices optiques.