A chemical survey of exoplanets with ARIEL - Université de Limoges Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Experimental Astronomy Année : 2018

A chemical survey of exoplanets with ARIEL

Giovanna Tinetti (1) , Pierre Drossart (2) , Paul Eccleston , Paul Hartogh (3) , Astrid Heske , J. Leconte (4) , Giusi Micela (5) , Marc Ollivier (6) , Göran Pilbratt , Ludovic Puig (7) , Diego Turrini (8) , Bart Vandenbussche , Paulina Wolkenberg (9) , Jean-Philippe Beaulieu (10) , Lars A. Buchave , Martin Ferus (11) , Matt Griffin , Manuel Guedel , Kay Justtanont , Pierre-Olivier Lagage (12) , Pedro F Machado (13) , Giuseppe Malaguti , Michiel Min , Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen , Mirek Rataj , Tom Ray , Ignasi Ribas (14) , Mark Swain , Robert M. Szabo (15) , Stephanie Werner , Joanna Barstow , Matt Burleigh , James Cho , Vincent Coudé Du Foresto (2) , Athena Coustenis (2) , Leen Decin (16) , Thérèse Encrenaz (2) , Marina Galand , Michael Gillon (17) , Ravit Helled (18) , Juan Carlos Morales (19) , Antonio García Muñoz , Andrea Moneti , Isabella Pagano , Enzo Pascale , Giuseppe Piccioni (20) , David Pinfield , Subhajit Sarkar (21) , Franck Selsis (22) , Jonathan Tennyson (23) , Amaury Triaud (24) , Olivia Venot (25) , Ingo Waldmann , David Waltham (26) , Gillian Wright , Jerome Amiaux (27) , Jean-Louis Auguères , Michel Berthé , Naidu Bezawada , Georgia Bishop , Neil Bowles (28) , Deirdre Coffey , Josep Colomé , Martin Crook , Pierre-Elie Crouzet , Vania da Peppo , Isabel Escudero Sanz , Mauro Focardi , Martin Frericks , Tom Hunt , Ralf Kohley , Kevin Middleton , Gianluca Morgante , Roland Ottensamer , Emanuele Pace , Chris Pearson , Richard Stamper , Kate Symonds , Miriam Rengel (29) , Etienne Renotte , Peter Ade , Laura Affer , Christophe Alard (10) , Nicole F. Allard (30) , Francesca Altieri (20) , Yves André (31) , Claudio Arena , Ioannis Argyriou , Alan Aylward , Cristian Baccani , Gaspar Bakos , Marek Banaszkiewicz (9) , Mike Barlow , Virginie Batista (10) , Giancarlo Bellucci (20) , Serena Benatti (32) , Pernelle Bernardi (2) , Bruno Bézard (2) , Maria Blecka , Emeline Bolmont (33) , Bertrand Bonfond (34) , Rosaria Bonito , Aldo S. Bonomo , John Robert Brucato (35) , Allan Sacha Brun (12) , Ian Bryson , Waldemar Bujwan , Sarah Casewell , Benjamin Charnay (2) , Cesare Cecchi Pestellini , Guo Chen (36) , Angela Ciaravella , Riccardo Claudi , Rodolphe Clédassou , Mario Damasso , Mario Damiano , Camilla Danielski (30) , Pieter Deroo , Anna Maria Di Giorgio , Carsten Dominik , Vanessa Doublier , Simon Doyle , Rene Doyon (37) , Benjamin Drummond , Bastien Duong , Stephen Eales , Billy Edwards , Maria Farina , Ettore Flaccomio (5) , Leigh Fletcher , François Forget (38) , Steve Fossey , Markus Fränz , Yuka Fujii , Álvaro García-Piquer , Walter Gear , Hervé Geoffray , Jean Claude Gérard , Lluis Gesa , H. Gomez , Rafał Graczyk , Caitlin Griffith , Denis Grodent (34) , Mario Giuseppe Guarcello , Jacques Gustin (39) , Keiko Hamano (40) , Peter Hargrave , Yann Hello (41, 2) , Kevin Heng , Enrique Herrero (42) , Allan Hornstrup , Benoît Hubert (43) , Shigeru Ida (44) , Masahiro Ikoma (44) , Nicolas Iro (45) , Patrick Irwin , Christopher Jarchow , Jean Jaubert (46) , Hugh Jones (47) , Queyrel Julien , Shingo Kameda , Franz Kerschbaum , Pierre Kervella (2) , Tommi Koskinen , Matthijs Krijger , Norbert Krupp (3) , Marina Lafarga , Federico Landini , Emmanuel Lellouch (2) , Giuseppe Leto , A. Luntzer (48) , Theresa Rank-Lüftinger , Antonio Maggio (5) , Jesus Maldonado , Jean-Pierre Maillard , Urs Mall (3) , J.-B. Marquette (49) , Stéphane Mathis (50) , Pierre Maxted , Taro Matsuo , Alexander Medvedev , Yamila Miguel , Vincent Minier (12) , Giuseppe Morello , Alessandro Mura (20) , Norio Narita , Valerio Nascimbeni , N. Nguyen Tong (2) , Vladimiro Noce , Fabrizio Oliva (51) , Enric Palle , Paul Palmer , Maurizio Pancrazzi , Andreas Papageorgiou , Vivien Parmentier (52) , Manuel Perger , Antonino Petralia , Stefano Pezzuto , Ray Pierrehumbert , Ignazio Pillitteri (5) , Giampaolo Piotto , Giampaolo Pisano , Loredana Prisinzano , Aikaterini Radioti (34) , Jean-Michel Reess (2) , Ladislav Rezac , Marco Rocchetto (53) , Albert Rosich (54) , Nicoletta Sanna , Alexandre Santerne (55) , Giorgio Savini , Gaetano Scandariato , Bruno Sicardy (2) , Carles Sierra (56) , Giuseppe Sindoni , Konrad Skup , Ignas Snellen , Mateusz Sobiecki , Lauriane Soret (34) , Alessandro Sozzetti , Arnaud Stiepen (57) , Antoine Strugarek (12) , Jake Taylor , William Taylor , Luca Terenzi , Marcell Tessenyi , Angelos Tsiaras , C. Tucker (58) , Diana Valencia (59) , Gautam Vasisht , Allona Vazan , Francesc Vilardell , Sandrine Vinatier (2) , Serena Viti , Rens Waters , Piotr Wawer , Anna Wawrzaszek , Anthony Whitworth , Yuk L. Yung (60) , Sergey N. Yurchenko , María Rosa Zapatero Osorio , Robert Zellem , Tiziano Zingales (1) , Frans Zwart , Paul Wolkenberg , Jean Beaulieu (61) , A. Buchave , Pierre Lagage , Ray Ray , Ignas Ribas , Vincent Du Foresto , Antonio Muñoz (62) , Jean Auguères , Pierre Crouzet , Emanuel Pace , Francesc Altieri , Claudio Claudi , Bruno Brun , Aldo Bonomo (55) , Robert Brucato , Allan Brun , Anna Di Giorgio , Yuk Fujii , Jean Gérard (63) , Giuseppe Guarcello , Pierre Maillard , Yuk Yung (3) , Sergey Yurchenko
1 UCL - University College of London [London]
2 LESIA (UMR_8109) - Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique
3 MPS - Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung = Max Planck Institute for Solar System Research
4 LAB - Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac]
5 OAPa - INAF - Osservatorio Astronomico di Palermo
6 IGFL - Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon
7 University of Valencia
8 IFSI - Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario
9 CBK - Space Research Centre of Polish Academy of Sciences
10 IAP - Institut d'Astrophysique de Paris
11 J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry
12 AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112) - Astrophysique Interprétation Modélisation
13 Department of Genetics [Cambridge]
14 Dpto. de Organización de Empresas, Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona
15 University of California
16 Institute of Astronomy [Leuven]
17 Institut d'Astrophysique et de Géophysique [Liège]
18 Department of Earth and Space Sciences [Los Angeles]
19 Instituto de Investigaciones Químicas, CSIC
20 IAPS - Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali - INAF
21 Cardiff University
22 ECLIPSE 2018
23 Department of Physics and Astronomy [UCL London]
24 School of Physics and Astronomy [Birmingham]
25 LISA (UMR_7583) - Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques
26 RHUL - Royal Holloway [University of London]
27 CEA, Commissariat à l'Energie Atomique, Gyf Sur Yvette, France
28 AOPP - Department of Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics [Oxford]
29 ESAC - European Space Astronomy Centre
30 GEPI - Galaxies, Etoiles, Physique, Instrumentation
31 CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique
32 CISAS - Centro di Ateneo di Studi e Attività Spaziali “Giuseppe Colombo”
33 ECLIPSE 2014
34 LPAP - Laboratoire de Physique Atmosphérique et Planétaire
35 OAA - INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri
36 THU - Tsinghua University [Beijing]
37 Departement de physique and Observatoire du Mont Megantic
38 LMD - Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539)
39 Service d'Hématologie
40 ELSI - Earth-Life Science Institute [Tokyo]
41 GEOAZUR 6526 - Géoazur
42 Instituto Universitario de Electroquimica
43 LPPP - Laboratoire de paléontologie et paleogéographie du paleozoique
44 TITECH - Tokyo Institute of Technology [Tokyo]
45 Dept of Physics
46 CNES - Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
47 UH - University of Hertfordshire [Hatfield]
48 University of Vienna [Vienna]
49 M2A 2018
50 MMNP - Maintenance Myélinique et Neuropathies Périphériques
51 SFL-ENSMSE - Département Sciences de la Fabrication et Logistique
52 LAGRANGE - Joseph Louis LAGRANGE
53 UNIVR - Università degli studi di Verona = University of Verona
54 SnT - Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust [Luxembourg]
55 LAM - Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
56 IIIA, CSIC
57 LASP - Laboratory for Atmospheric and Space Physics [Boulder]
58 Indiana University [Bloomington]
59 CASSIOPEE - Laboratoire de Cosmologie, Astrophysique Stellaire & Solaire, de Planétologie et de Mécanique des Fluides
60 CALTECH - California Institute of Technology
61 NRCan - Natural Resources Canada
62 Computer Science Department of University of Malaga
63 UPR BioWooEB - BioWooEB
Giovanna Tinetti
Paul Eccleston
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Astrid Heske
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Göran Pilbratt
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Bart Vandenbussche
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Lars A. Buchave
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Martin Ferus
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  • PersonId : 876055
Matt Griffin
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Manuel Guedel
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Kay Justtanont
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Pedro F Machado
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  • PersonId : 973240
Giuseppe Malaguti
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Michiel Min
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Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen
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Mirek Rataj
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Tom Ray
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Mark Swain
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Stephanie Werner
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Joanna Barstow
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Matt Burleigh
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James Cho
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Marina Galand
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Antonio García Muñoz
Andrea Moneti
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Isabella Pagano
Enzo Pascale
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David Pinfield
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Franck Selsis
Ingo Waldmann
Gillian Wright
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Jean-Louis Auguères
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Michel Berthé
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Naidu Bezawada
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Georgia Bishop
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Deirdre Coffey
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Josep Colomé
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Martin Crook
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Pierre-Elie Crouzet
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Vania da Peppo
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Isabel Escudero Sanz
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Mauro Focardi
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Martin Frericks
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Tom Hunt
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Ralf Kohley
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Kevin Middleton
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Gianluca Morgante
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Roland Ottensamer
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Emanuele Pace
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Chris Pearson
Richard Stamper
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Kate Symonds
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Etienne Renotte
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Peter Ade
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Laura Affer
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Christophe Alard
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Yves André
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Claudio Arena
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Ioannis Argyriou
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Alan Aylward
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Cristian Baccani
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Gaspar Bakos
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Mike Barlow
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Virginie Batista
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Maria Blecka
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Emeline Bolmont
Rosaria Bonito
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Aldo S. Bonomo
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Ian Bryson
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Waldemar Bujwan
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Sarah Casewell
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Cesare Cecchi Pestellini
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Guo Chen
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Angela Ciaravella
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Riccardo Claudi
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Rodolphe Clédassou
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Mario Damasso
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Mario Damiano
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Pieter Deroo
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Anna Maria Di Giorgio
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Carsten Dominik
Vanessa Doublier
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Simon Doyle
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Benjamin Drummond
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Bastien Duong
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Stephen Eales
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Billy Edwards
Maria Farina
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Leigh Fletcher
Steve Fossey
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Markus Fränz
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Yuka Fujii
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Álvaro García-Piquer
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Walter Gear
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Hervé Geoffray
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Jean Claude Gérard
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Lluis Gesa
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H. Gomez
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Rafał Graczyk
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Caitlin Griffith
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Mario Giuseppe Guarcello
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Jacques Gustin
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Keiko Hamano
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Peter Hargrave
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Kevin Heng
Allan Hornstrup
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Masahiro Ikoma
Nicolas Iro
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Patrick Irwin
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Christopher Jarchow
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Queyrel Julien
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Shingo Kameda
Franz Kerschbaum
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Tommi Koskinen
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Matthijs Krijger
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Marina Lafarga
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Federico Landini
Giuseppe Leto
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Theresa Rank-Lüftinger
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Jesus Maldonado
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Jean-Pierre Maillard
J.-B. Marquette
Pierre Maxted
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Taro Matsuo
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Alexander Medvedev
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Yamila Miguel
Vincent Minier
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Giuseppe Morello
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Norio Narita
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Valerio Nascimbeni
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Vladimiro Noce
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Enric Palle
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Paul Palmer
Maurizio Pancrazzi
Andreas Papageorgiou
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Vivien Parmentier
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  • IdRef : 180571079
Manuel Perger
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Antonino Petralia
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Stefano Pezzuto
Ray Pierrehumbert
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Giampaolo Piotto
Giampaolo Pisano
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Loredana Prisinzano
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Ladislav Rezac
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Nicoletta Sanna
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Alexandre Santerne
Giorgio Savini
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Gaetano Scandariato
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Carles Sierra
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Giuseppe Sindoni
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Konrad Skup
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Ignas Snellen
Mateusz Sobiecki
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Alessandro Sozzetti
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Jake Taylor
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William Taylor
Luca Terenzi
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Marcell Tessenyi
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Angelos Tsiaras
Gautam Vasisht
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Francesc Vilardell
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Serena Viti
Rens Waters
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Piotr Wawer
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Anna Wawrzaszek
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Anthony Whitworth
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Sergey N. Yurchenko
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María Rosa Zapatero Osorio
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Robert Zellem
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Frans Zwart
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Paul Wolkenberg
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A. Buchave
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Pierre Lagage
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Ray Ray
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Ignas Ribas
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Vincent Du Foresto
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Jean Auguères
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Pierre Crouzet
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Emanuel Pace
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Claudio Claudi
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Bruno Brun
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Robert Brucato
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Allan Brun
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Anna Di Giorgio
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Yuk Fujii
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Jean Gérard
Giuseppe Guarcello
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Pierre Maillard
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Sergey Yurchenko
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Résumé

Thousands of exoplanets have now been discovered with a huge range of masses, sizes and orbits: from rocky Earth-like planets to large gas giants grazing the surface of their host star. However, the essential nature of these exoplanets remains largely mysterious: there is no known, discernible pattern linking the presence, size, or orbital parameters of a planet to the nature of its parent star. We have little idea whether the chemistry of a planet is linked to its formation environment, or whether the type of host star drives the physics and chemistry of the planet's birth, and evolution. ARIEL was conceived to observe a large number ( 1000) of transiting planets for statistical understanding, including gas giants, Neptunes, super-Earths and Earth-size planets around a range of host star types using transit spectroscopy in the 1.25-7.8 μm spectral range and multiple narrow-band photometry in the optical. ARIEL will focus on warm and hot planets to take advantage of their well-mixed atmospheres which should show minimal condensation and sequestration of high-Z materials compared to their colder Solar System siblings. Said warm and hot atmospheres are expected to be more representative of the planetary bulk composition. Observations of these warm/hot exoplanets, and in particular of their elemental composition (especially C, O, N, S, Si), will allow the understanding of the early stages of planetary and atmospheric formation during the nebular phase and the following few million years. ARIEL will thus provide a representative picture of the chemical nature of the exoplanets and relate this directly to the type and chemical environment of the host star. ARIEL is designed as a dedicated survey mission for combined-light spectroscopy, capable of observing a large and well-defined planet sample within its 4-year mission lifetime. Transit, eclipse and phase-curve spectroscopy methods, whereby the signal from the star and planet are differentiated using knowledge of the planetary ephemerides, allow us to measure atmospheric signals from the planet at levels of 10-100 part per million (ppm) relative to the star and, given the bright nature of targets, also allows more sophisticated techniques, such as eclipse mapping, to give a deeper insight into the nature of the atmosphere. These types of observations require a stable payload and satellite platform with broad, instantaneous wavelength coverage to detect many molecular species, probe the thermal structure, identify clouds and monitor the stellar activity. The wavelength range proposed covers all the expected major atmospheric gases from e.g. H2O, CO2, CH4 NH3, HCN, H2S through to the more exotic metallic compounds, such as TiO, VO, and condensed species. Simulations of ARIEL performance in conducting exoplanet surveys have been performed - using conservative estimates of mission performance and a full model of all significant noise sources in the measurement - using a list of potential ARIEL targets that incorporates the latest available exoplanet statistics. The conclusion at the end of the Phase A study, is that ARIEL - in line with the stated mission objectives - will be able to observe about 1000 exoplanets depending on the details of the adopted survey strategy, thus confirming the feasibility of the main science objectives.
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Paternité - Partage selon les Conditions Initiales

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Citer

Giovanna Tinetti, Pierre Drossart, Paul Eccleston, Paul Hartogh, Astrid Heske, et al.. A chemical survey of exoplanets with ARIEL. Experimental Astronomy, 2018, 46 (1), pp.135-209. ⟨10.1007/s10686-018-9598-x⟩. ⟨hal-01877019⟩
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