Thèse Étude Multi-Satellites des Plasmas Héliosphériques et Planétaires à l'Aide de l'IA Explicable H/F - Doctorat_Gouv

Établissement : Université de Toulouse
École doctorale : SDU2E - Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace
Laboratoire de recherche : IRAP - Institut de Recherche en Astrophysique et Planetologie
Direction de la thèse : Philippe GARNIER ORCID 0000000296839657
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59

Le plasma, un gaz ionisé qui constitue la majeure partie de la matière connue, est à l'origine de phénomènes dynamiques violents dans l'Univers. Si le système solaire constitue un laboratoire naturel unique pour l'étude in situ de ces plasmas (héliosphériques, terrestres et planétaires), une question fondamentale demeure : comment l'énergie électromagnétique est-elle convertie en énergie cinétique et thermique pour alimenter ces phénomènes transitoires ? Les modèles traditionnels de magnétohydrodynamique (MHD) atteignent leurs limites face à la complexité cinétique observée et l'exploitation des données est limitée par un échantillonnage spatial fragmentaire. L'objectif de cette thèse est de lever ces obstacles en combinant des observations multi-satellites et des techniques d'intelligence artificielle explicable (XAI). Le projet se structure en trois axes majeurs :
1. Analyse multi-échelles et estimation de paramètres : à partir des mesures locales (missions Magnetospheric MultiScale ou MMS, et Solar Orbiter), le doctorant développera des modèles d'apprentissage automatique (réseaux de neurones, processus gaussiens) pour estimer des paramètres physiques non mesurables directement ; l'originalité de cette approche réside dans l'utilisation de la régression symbolique et de l'intelligence artificielle (IA) explicable pour transformer ces « boîtes noires » en lois physiques interprétables.
2. Dynamique et évolution du vent solaire : en identifiant des structures de plasma intersectées par plusieurs satellites (Solar Orbiter, Parker Solar Probe, Bepi-Colombo), la thèse étudiera l'évolution cinétique du vent solaire et les couplages entre les échelles globales et locales. Une attention particulière sera portée à la propagation du vent solaire de la Terre vers Mars, afin de pallier l'absence de surveillance permanente en amont des planètes.
3. Physique des frontières planétaires : en exploitant les vastes bases de données de missions telles que MAVEN et Mars Express, le projet visera à identifier les mécanismes physiques à l'origine des phénomènes extrêmes aux frontières magnétiques planétaires, là où les descriptions analytiques classiques atteignent leurs limites.
Ce travail, à l'intersection de la physique spatiale et de la science des données, permettra d'approfondir notre compréhension de la météorologie spatiale et de préparer l'exploitation scientifique des futures missions, telles qu'HelioSwarm et M-Matisse.

Le projet de doctorat s'inscrit au sein de l'équipe Planètes, Environnements et Plasmas Spatiaux (PEPS), dont l'expertise porte sur les processus régissant les environnements planétaires et leurs interactions avec le vent solaire. Le.a doctorant.e évoluera dans un environnement scientifique, fortement impliqué dans les exploitation de données d'observations in situ de missions majeures (Solar Orbiter, MMS, MAVEN, MMX).

Physique des plasmas, physique générale
Machine learning, programmation Python
Maîtrise de l'anglais