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RAMSES : une mission pour la compréhension des astéroïdes géocroiseurs à des fins de Défense Planétaire

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Son objectif : explorer l’astéroïde géocroiseur (99942) Apophis lors de son passage exceptionnel à seulement 31 600 km de la Terre – soit 0,08 fois la distance Terre–Lune – le vendredi 13 avril 2029, un événement spectaculaire, sachant que la lumière de l’astéroïde sera visible à l’œil nu depuis nos régions sous un ciel clair, mais sans danger. Classé parmi les astéroïdes croisant l’orbite terrestre, Apophis offre une opportunité unique de comprendre les propriétés physiques et le comportement de ces corps qui reviennent régulièrement à proximité de notre planète. Une compréhension essentielle pour la Défense Planétaire, même si aucun astéroïde connu ne menace la Terre pour le prochain siècle au moins.

Patrick Michel, directeur de recherche CNRS au laboratoire Lagrange (CNRS/OCA/UniCA) s’est vu confier la responsabilité scientifique de cette nouvelle mission spatiale pour l’ESA, qui embarque plusieurs instruments sous responsabilité française.

L’ambition scientifique est claire : mieux prédire la réponse des astéroïdes à des forces externes, y compris celles qu’un dispositif de déviation pourrait appliquer, offertes ici par les forces de marées de notre planète. Pour cela, RAMSES mesurera précisément la masse, la densité, la porosité, la cohésion interne et la structure géologique d’Apophis avant sa rencontre avec la Terre et comment ces propriétés évoluent pendant celle-ci. Autant de données cruciales pour élaborer des stratégies à long terme protégeant notre planète.

Avec un lancement prévu au printemps 2028, RAMSES rejoindra Apophis en février 2029, deux mois avant son passage record près de la Terre. La mission mesurera les propriétés physiques de l’astéroïde avant, pendant et après sa rencontre avec notre planète, observant les transformations induites par les effets des forces de marée : variations de rotation et de trajectoire, mouvements de surface et réarrangements internes. Un des deux cubesats (petites sondes de la taille d’une grosse boîte à chaussure de 12 kg) qui seront déployés à proximité d’Apophis par la sonde principale déposera pour la première fois un sismomètre sur la surface d’un petit corps céleste, permettant d’étudier ses propriétés mécaniques et internes. L’autre cubesat évoluera à proximité d’Apophis pour sonder son intérieur grâce à un radar. Le sismomètre développé à l’ISAE-Supaéro et le radar de l’IPAG/UGA sont deux contributions françaises, illustrant une expertise reconnue internationalement dans le sondage interne des astéroïdes : après la mission Hera et son radar basse fréquence, RAMSES réalisera le deuxième sondage combinant radar et enregistrements sismiques inédits. La France contribue aussi à l’analyse opérationnelle des cubesats et à la caméra haute résolution CHANCES à bord de la sonde principale, aussi bien au niveau matériel que logiciel ; elle fournira le détecteur ainsi que la chaîne de traitement des données qui est développée au laboratoire d’astrophysique de Marseille.

 

En parallèle, d’autres missions rejoindront Apophis. La sonde japonaise DESTINY+, lancée avec RAMSES sur le même H3, effectuera un survol de l’astéroïde quelques semaines avant l’arrivée de RAMSES, fournissant un premier aperçu de sa forme et de son environnement avant de poursuivre vers (3200) Phaéton. La mission OSIRIS-REx, désormais OSIRIS-APEX, entamera quant à elle une visite de dix mois après le passage rapproché d’Apophis, séjournant quelques temps en même temps que la mission RAMSES autour de l’astéroïde puis la relayant dans une campagne d’observation continue. Un groupe de coordination international comprenant les agences spatiales et les responsables de ces missions est chargé d’assurer la cohérence scientifique et opérationnelle de ce dispositif inédit.

Clôturant sa phase d’observation en août 2029, RAMSES marquera une étape décisive dans l’étude des astéroïdes géocroiseurs. Succédant à Hera – dont elle reprend l’architecture de la sonde et de ses deux cubesats déployés à proximité d’Apophis – elle place l’ESA en première ligne pour la caractérisation de ces objets, avec deux missions successives offrant notamment les premières études détaillées de leur structure interne, au cœur d’une expertise française reconnue mondialement.

Maths & Océans #3 : Modélisations mathématiques de la biodiversité marine

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Les ponts entre les mathématiques et la biodiversité marine sont plus nombreux et plus fréquents qu’on ne l’imagine a priori. L’objectif de cet article est d’en donner deux exemples : le rôle de la biodiversité dans le fonctionnement des océans et la biodiversité comme ressource exploitée.

La biodiversité marine évoque souvent des images d’écosystèmes colorés habités par des organismes bigarrés qui se déplacent dans un monde silencieux. En réalité, la biomasse vivant dans les océans se présente également sous la forme de micro-organismes comme des virus, des bactéries ou des cellules de plancton, et ce sont ces formes de vie invisibles à l’œil nu qui constituent la majeure partie de la biodiversité océanique.

Biodiversité d'un récif du lagon sud de nouvelle Calédonie, dans l'océan Pacifique. Cette photographie a été réalisée dans le cadre du projet de recherche IBANOE dont l'objectif est d'identifier de nouveaux indicateurs des apports anthropiques (nutriments, métaux lourds) et du fonctionnement trophique du lagon sud-ouest de Nouvelle-Calédonie. In fine, il s'agit d'appréhender l'intensité et l'étendue spatiale des apports anthropiques de Nouvelle-Calédonie et du Vanuatu. Le projet IBANOE s'inscrit dans un double contexte de recherche académique et de préservation des écosystèmes côtiers. UMR6539 Laboratoire des sciences de l'environnement marin.
Figure 1. Biodiversité d’un récif du lagon sud de nouvelle Calédonie, dans l’océan Pacifique. Crédit : Erwan AMICE / IRD / CNRS Images

Bien que microscopiques, ces espèces sont si nombreuses qu’elles contribuent fortement aux conditions de notre vie sur la Terre. Par exemple, le phytoplancton consomme du dioxyde de carbone (CO2) et produit de l’oxygène (O2). Ces deux fonctions jouent un rôle majeur dans la régulation du climat et dans l’approvisionnement en oxygène de l’atmosphère. Le phytoplancton et le bactérioplancton sont donc des acteurs essentiels de ce qu’on appelle aujourd’hui la pompe biologique du carbone, qui contribue à ralentir le réchauffement climatique. D’une manière générale, comprendre le fonctionnement de la biodiversité marine est un enjeu important de la recherche en océanographie. Ces écosystèmes sont peu accessibles, leur observation directe est difficile, les mathématiques sont donc un instrument d’exploration indispensable.

Dans ce contexte, l’étude scientifique de la biodiversité consiste non seulement à suivre le nombre et la densité d’espèces emblématiques, mais surtout à comprendre comment les espèces marines coexistent et dans quelles conditions cette diversité permet aux écosystèmes marins de fonctionner et perdurer. 

Pour comprendre comment les écosystèmes marins fonctionnent et quel rôle y joue la biodiversité, les mathématiques offrent un ensemble de méthodes et d’outils indispensables et féconds : la théorie des systèmes dynamiques permet notamment d’extraire l’information contenue dans une très grande variété de modèles représentant les interactions entre les différentes espèces d’un milieu naturel.

Ils sont fondés sur des équations différentielles qui généralisent le modèle de Lotka-Volterra (1922-1925), proposé initialement pour étudier un système avec un type de prédateur et un type de proie. Ce modèle historique a notamment mis en évidence les cycles de croissance et de déclin des populations de proies et de prédateurs, depuis observés tant en milieux naturels que dans des dispositifs expérimentaux au laboratoire. Dans l’exemple de la figure 2, le modèle de Lotka-Volterra permet de reproduire les dynamiques observées et d’estimer les paramètres biologiques et écologiques des espèces cultivées, comme leur taux de croissance ou leur taux de mortalité…

Figure 2 : Système marin simplifié prédateur-proie, composé d'une population zooplanctonique qui broute des microalgues : milieu de culture en laboratoire et modèle mathématique.
Figure 2 : Système marin simplifié prédateur-proie, composé d’une population zooplanctonique qui broute des microalgues : milieu de culture en laboratoire et modèle mathématique.

Depuis le siècle dernier, ce modèle a été généralisé dans de très nombreuses directions, et permet, avec les méthodes et moyens de calculs actuels, de représenter des réseaux écologiques contenant un grand nombre d’espèces en interaction, incluant les micro-organismes mais aussi les poissons, les méduses, les oiseaux ou les mammifères marins. Le modèle est enrichi en prenant en compte les éléments nutritifs ainsi que la répartition spatiale et le déplacement des espèces.

Figure 3 : Modélisation mathématique de la biodiversité marine.
Figure 3 : Modélisation mathématique de la biodiversité marine.

Ces modèles de biodiversité marine doivent également prendre en compte les conditions environnementales naturelles, en particulier les conditions physiques et chimiques de l’eau de mer (courants, température, salinité, acidité, éclairement, etc.). Ces couplages de modèles ouvrent la voie vers une meilleure compréhension des interactions entre les processus biologiques et les processus physiques. Par exemple, ils permettent aujourd’hui de mieux appréhender la manière dont les déplacements complexes des masses d’eau de mer structurent la composition des communautés planctoniques et comment la biologie rétroagit sur les propriétés physiques du milieu environnant.

Ces modèles mathématiques complexes sont alors utilisés pour tester des hypothèses de fonctionnement des systèmes marins et proposer des expériences en laboratoire ou dans des dispositifs expérimentaux et instrumentés tels que les mésocosmes. Cette démarche est à l’origine d’avancées majeures dans notre compréhension de ces milieux difficiles d’accès. Les modèles mathématiques servent également à établir des scénarios prévisionnels, comme dans les activités du Groupe International d’Experts du Climat (GIEC) ou de la Plate-forme intergouvernementale scientifique et politique sur la biodiversité et les services écosystémiques (IPBES).

« Les mathématiques fournissent également des outils pour une meilleure gestion de l’environnement marin et des ressources qu’il nous fournit ». Jean-Christophe Poggiale

Coraux dans un lagon, en Nouvelle-Calédonie. Six zones marines calédoniennes sont inscrites au Patrimoine Mondial de l'Unesco pour leur valeur universelle exceptionnelle. Dans cette collectivité française, les altérations superficielles des roches ultrabasiques, roches magmatiques très pauvres en silice, sont exploitées pour le nickel. L'extraction s'effectue dans des mines à ciel ouvert, après décapage du couvert végétal, des sols et des terrains superficiels stériles, pour atteindre les roches fertiles. Le projet "Dispersion des métaux de la mine au lagon" s'intéresse aux poussières atmosphériques et aux particules transportées par ruissellement, qui accompagnent ces activités minières. La question de la dispersion des métaux dans l'environnement est étudiée en utilisant en premier lieu des lichens comme bioindicateurs des émissions atmosphériques, mais aussi des séquences sédimentaires permettant d'aborder l'impact minier sous un aspect historique.
Coraux dans un lagon, en Nouvelle-Calédonie. Crédit : Fabrice MONNA / ISEA / ARTeHIS / Bioge

Les mathématiques fournissent également des outils pour une meilleure gestion de l’environnement marin et des ressources qu’il nous fournit. À titre d’exemple, les modèles mathématiques présentés précédemment ont été adaptés pour mieux décrire les impacts de la pêche et améliorer les politiques de pêche pour une exploitation durable. Cet enjeu est majeur, car la pêche industrielle constitue, avec le réchauffement climatique, l’une des principales pressions exercées sur la biodiversité océanique2. Les modes de gestion de la pêche, comme la définition des quotas ou la construction d’aires marines protégées, sont guidés par des modèles et des méthodes mathématiques. Les stratégies d’exploitation qui en découlent ont un impact fort sur la biodiversité, ce qui rend indispensable une modélisation fidèle de la biologie des espèces concernées et de leurs interactions avec leur environnement. 

Les écosystèmes océaniques sont des milieux très complexes, en raison de la diversité des échelles de temps et d’espace, ainsi que des processus physiques et biologiques qui interviennent. Malgré cela, les données disponibles sont de plus en plus nombreuses grâce au développement d’outils d’observations de plus en plus sophistiqués (satellites, dispositifs autonomes équipés de capteurs, acoustique marine, etc.). 

Par ailleurs, de nos jours, les approches moléculaires fournissent rapidement des données précises sur les propriétés biologiques et écologiques des organismes échantillonnés. Avancer dans la compréhension, la structuration et l’exploitation de cette masse de données d’origines très diverses requiert des contributions issues de plusieurs branches des mathématiques, allant de la théorie des probabilités à l’analyse numérique, en passant par des approches de géométrie différentielle ou d’analyse des équations aux dérivées partielles. Actuellement, les progrès de l’intelligence artificielle ont des conséquences considérables sur l’automatisation des observations et l’accélération des calculs numériques nécessaires à la résolution des équations dans les simulations. Il est cependant légitime et indispensable de se poser la question de l’impact environnemental de l’utilisation du calcul intensif et de l’intelligence artificielle.

Un vivaneau à deux taches ,"Lutjanus bohar", très curieux, se place entre le plongeur et les requins. Atoll de Fakarava, archipel des Tuamotu, Polynésie française.
Un vivaneau à deux taches, »Lutjanus bohar », très curieux, se place entre le plongeur et les requins. Crédit : Thomas VIGNAUD / CNRS Images.

En conclusion, rappelons que les océans et la biodiversité qu’ils abritent sont des acteurs essentiels de la régulation du climat. Ils fournissent également un grand nombre de services notamment en termes de conditions de vie ou d’alimentation. Ils sont soumis à de nombreuses perturbations parmi lesquelles le réchauffement climatique, les migrations d’espèces invasives, l’acidification des océans, l’exploitation d’espèces consommables par les êtres humains, et d’autres encore. Ces perturbations modifient la distribution spatiale et temporelle des espèces, avec notamment des risques accrus d’extinction. Les modèles mathématiques sont alors des outils indispensables pour comprendre et mieux gérer ces écosystèmes.

2. L‘Organisation des Nations unies pour l alimentation et l agriculture (FAO) estime qu en 2021, plus de 35 % des espèces ciblées par la pêche sont surexploitées, contre environ 10 % en 1974.

Des mesures interférométriques inédites pour comprendre la formation de β Pictoris b

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La spectroscopie des exoplanètes permet de déterminer la composition chimique et la structure thermique de leurs atmosphères. Ce domaine connaît un essor remarquable avec l’arrivée du télescope spatial James Webb (JWST). Mais les observations depuis le sol conservent un atout majeur : grâce à l’interférométrie, il est possible de combiner la lumière de plusieurs télescopes pour obtenir l’équivalent d’un télescope géant capable de détecter et de caractériser des planètes proches de leur étoile et inaccessibles pour le JWST.

Observer depuis le sol : la puissance de l’interférométrie

Parmi ces cibles, Pictoris b se distingue : cette géante gazeuse fait partie d’un système très jeune (180 fois plus jeune que notre Système solaire). Elle orbite à l’intérieur d’un ensemble de ceintures de glace et de poussière, analogues à la ceinture de Kuiper. Étudier cette planète permet de mieux comprendre les conditions de formation et d’évolution dynamique du Système solaire.

Sa proximité avec son étoile (neuf fois la distance Terre-Soleil) rend toutefois sa caractérisation difficile par le JWST. Deux nouvelles études démontrent que l’interférométrie s’affranchit de cette limitation. Elles présentent des spectres de Pictoris b dans l’infrarouge d’une précision inégalée qui mettent en évidence le contenu moléculaire de l’atmosphère de cette exoplanète et mesurent son rapport d’abondance carbone/oxygène. Ce dernier permet de retracer l’historique de formation de cette planète.

Illustration générée via PlanetMaker/Gimp/Molview.
Illustration générée via PlanetMaker/Gimp/Molview. Couleur de la planète issue de https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/adec7d). Spectre issu de Houllé et al. 2025 (https://arxiv.org/pdf/2508.18366).

Deux instruments du VLT pour sonder l’atmosphère de la planète

Ces travaux reposent sur les instruments de seconde génération GRAVITY et MATISSE, installés au Very Large Telescope (VLT, Chili). Ces deux instruments interférométriques, développés par des consortiums internationaux incluant plusieurs laboratoires du CNRS (voir encadré) ont permis d’atteindre une haute résolution spectrale et une extension à l’infrarouge moyen. Cette approche rend possible une analyse fine de raies et de bandes d’absorption moléculaires ainsi qu’une modélisation détaillée des abondances de molécules atmosphériques et de les comparer à celles prédites par les modèles de formation planétaire.

Des perspectives inédites pour l’étude des exoplanètes

Les résultats confirment que le rapport carbone/oxygène de Pictoris b contraint fortement son scénario de formation parmi différentes hypothèses. 

On peut distinguer l’effondrement gravitationnel où une planète se forme par fragmentation et effondrement de son disque primordial ou bien encore l’accrétion sur noyau planétaire, où une planète se forme en agrégeant des morceaux de roche et de glace de plus en plus gros, puis du gaz issu de son disque primordial.

Ces observations constituent une première démonstration des capacités de MATISSE à observer des exoplanètes. Prochainement, le quatrième catalogue de la mission européenne Gaia attendu fin 2026 devrait révéler un éventail de jeunes exoplanètes géantes qui pourront être caractérisées par interférométrie au VLT.

Prix départemental pour la recherche en Provence 2025

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Présentation des 3 catégories de Prix

Grand Prix : Ce Prix est destiné à récompenser un chercheur en activité et/ou une équipe de recherche qui se sont distingués par des résultats ou des réalisations remarquables et dont le Jury souhaite saluer la qualité et/ou l’originalité des travaux, ainsi que sa notoriété auprès des médias et du grand public.

Prix jeune chercheur : Ce Prix s’adresse à une personne en activité âgée de moins de 40 ans au moment du dépôt du dossier de candidature, et récompense sa capacité à ouvrir de nouvelles perspectives de recherche au sein de sa discipline, l’originalité de ses travaux et les retombées scientifiques de ses découvertes aussi bien que son apport sociétal.

Prix spécial : Ce Prix est destiné à mettre en lumière une belle découverte effectuée par un chercheur en activité et/ou une équipe de recherche qui se sont distingués récemment par un résultat ou une réalisation remarquable dans la thématique définie chaque année par le Département. Le Jury prendra en considération le caractère sociétal ainsi que le côté innovant et créatif du dossier de candidature.

 

  • Guillaume MARCHESSAUX, Docteur, Chargé de Recherche en Biologie et écologie des populations au MIO – AMU / CNRS / IRD / Université de Toulon, a reçu le Prix Spécial pour ses travaux sur l’invasion du crabe bleu en Méditerranée.

Résumé de ses travaux de recherche

L’invasion du crabe bleu américain Callinectes sapidus représente aujourd’hui l’une des menaces écologiques majeures en Méditerranée. Depuis 2024, cette espèce exotique, opportuniste et agressive, a colonisé de manière spectaculaire les lagunes et les côtes de la région Provence-Alpes-Côte d’Azur (PACA), provoquant la disparition locale de plusieurs espèces méditerranéennes emblématiques, tout en causant une crise économique sévère pour la pêche artisanale lagunaire.

Cette situation a conduit à une mobilisation scientifique et institutionnelle rapide afin de comprendre les dynamiques d’expansion de ce crabe et de mettre en œuvre des mesures de gestion efficaces. Des suivis réguliers des populations ont été mis en place pour analyser la structure et le fonctionnement des colonies de crabes bleus dans chaque site envahi. Ces données permettent d’identifier les points de régulation prioritaires.

En parallèle, sachant que cette espèce est largement consommée et appréciée dans son aire d’origine (notamment en Amérique du Nord), une filière de valorisation alimentaire est en cours de structuration en région PACA auprès de laquelle le candidat est consultant pour partager son expérience tunisienne. Celle-ci vise à transformer ce problème écologique en ressource économique, en valorisant les captures issues des pêches de régulation et en soutenant les pêcheurs locaux.

Fort d’une expérience de plus de quatre années sur l’étude des crabes bleus en Méditerranée, notamment en Tunisie où des réponses concrètes ont été mises en œuvre, le candidat apporte aujourd’hui son expertise en tant que Chargé de Recherche à l’IRD pour accompagner la réponse française à cette invasion. Son approche repose sur deux axes complémentaires : (i) des recherches scientifiques pour mieux comprendre la biologie, l’écologie et la dynamique des populations envahissantes ; (ii) des actions de sensibilisation du public, telles que la campagne « Sauve ta mer, mange un crabe bleu ».

Cette campagne associe événements artistiques, ateliers scientifiques et dégustations pour sensibiliser aux enjeux écologiques tout en valorisant cette ressource émergente. Inspirée du livre « De l’invasion à l’assiette : les recettes à base de crabes bleus », coécrit avec des partenaires tunisiens, elle contribue à une approche innovante, interdisciplinaire et durable de gestion et la régulation des invasions biologiques en Méditerranée

  • Parmi les nominés, nous avons pu compter trois autres chercheurs de l’OSU :

    • Olivier BLIGHT, Docteur, Maître de conférences à l’IMBE – AU / AMU / CNRS / IRD pour ses travaux sur les fourmis exotiques envahissantes,

    • Pierre-André GARAMBOIS, Docteur, Chargé de Recherche au laboratoire RECOVER – INRAE pour ses travaux concernant les modèles hydrologiques-hydrauliques hybrides,

    • Sonia CHAABANE, Docteure, Chargée de recherche au CEREGE – AMU / CNRS / IRD / INRAE / Collège de France, pour ses travaux sur l’impact des changements climatiques sur la biodiversité marine.

« Le Département des Bouches-du-Rhône soutient la recherche, dans toutes les disciplines, qu’elle soit fondamentale ou appliquée, aussi bien en sciences sociales et humaines qu’en sciences exactes. Soucieux de la constitution de pôles scientifiques innovants au service du développement du territoire et du bien-être des Provençaux, le Département soutient des projets d’aménagement structurants pour l’attractivité et le rayonnement du territoire » souligne le conseil départemental dans un communiqué.

L’ESO signe l’accord pour l’instrument MOSAIC sur l’ELT

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L’accord a été signé par Xavier Barcons, directeur général de l’ESO, et Alain Schuhl, directeur général adjoint chargé de la science au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), l’institution qui dirige le consortium MOSAIC. Étaient également présents Roser Pello, responsable scientifique du projet MOSAIC au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, et Mathieu Puech, co-responsable scientifique à l’Observatoire de Paris, ainsi que d’autres représentants de l’ESO, du CNRS et du consortium MOSAIC. La signature a eu lieu au siège de l’ESO à Garching, en Allemagne.

MOSAIC est un puissant spectrographe, un instrument qui décompose la lumière en ses différentes longueurs d’onde afin que les astronomes puissent déterminer les propriétés importantes des objets astronomiques, telles que leur composition chimique ou leur température. L’instrument utilisera le champ de vision le plus large possible fourni par l’ELT, fonctionnant à la fois dans le visible et le proche infrarouge, et sera capable d’analyser la lumière de plus de deux cents objets simultanément.

MOSAIC réalisera le premier inventaire exhaustif de la matière dans l’Univers primitif, levant ainsi le voile sur la répartition de la matière au sein des galaxies et entre elles, et faisant considérablement progresser notre compréhension de la formation et de l’évolution des galaxies actuelles. Il permettra également d’observer de près le gaz qui entoure les galaxies et d’identifier les éléments chimiques qu’il contient.

L’ELT de l’ESO est actuellement en construction dans le désert d’Atacama, au Chili, un endroit unique sur Terre pour observer le ciel. Lorsqu’il verra sa première lumière technique plus tard dans la décennie, l’ELT révolutionnera notre connaissance de l’Univers et nous amènera à repenser notre place dans le cosmos.