Des tubes de plasma vides repérés dans la magnétosphère de Jupiter

Jupiter et Saturne creusent dans le vent solaire de gigantesques cavités magnétiques appelées magnétosphères. Ces cavités sont remplies de plasma par l’activité volcanique intense d’Io à Jupiter et d’Encelade (cryovolcanisme) à Saturne, des lunes situées dans les régions les plus internes des magnétosphères. Le plasma est piégé dans les champs magnétiques des planètes et emporté par la rotation rapide, il est centrifugé en un disque à l’équateur. L’importante force centrifuge à l’oeuvre, du fait de la rotation rapide de Jupiter et de Saturne, est à l’origine d’un écoulement constant de plasma vers l’extérieur du système. Ce plasma est transporté à l’intérieur de tubes de flux magnétiques, sortes de pièges magnétiques délimités par des lignes de champs qui se déplacent de concert. Les descriptions théoriques du transport de plasma vers l’extérieur invoquent une entrée de tubes de flux magnétique vides de plasma pour équilibrer l’écoulement sortant.

Grâce à la sonde Cassini, les observations de tubes de flux vides transportés vers la planète sont nombreuses à Saturne, et ont largement permis de caractériser leurs propriétés et leur histoire. Ce n’est cependant pas le cas à Jupiter, où les détections de tels phénomènes sont beaucoup plus rares et les caractérisations quasiment inexistantes. L’arrivée de Juno à Jupiter et les mesures plasma à haute résolution effectuées par la sonde permettent d’apporter un nouvel éclairage sur ces phénomènes de rentrée de tubes de flux.

L’analyse des données plasma de Juno, appuyées par les données de champ magnétique et les observations d’ondes électromagnétiques, a récemment permis la détection de plusieurs tubes de flux vidés de leur plasma par une étude publiée dans la revue Geophysical Research Letters. Si ces évènements restent rares, il est maintenant possible de caractériser leur composition et la nature des particules piégées à l’intérieur, ce qui fournit des informations précieuses sur l’histoire de ces tubes de flux et plus généralement sur le cycle global du plasma autour de Jupiter.

Ressources complémentaires

• Publication scientifique : Ion Composition and Electron Pitch Angle Variations for Interchange Events in Jupiter’s Magnetosphere, M. Devinat, N. André, G. Vinci, M. Blanc, J. R. Szalay, Z.-Y. Liu, Q. Nénon, E. Penou, P. Louarn, F. Allegrini, R. W. Ebert, P. W. Valek, F. Bagenal, R. J. Wilson, J.-Z. Wang, W. S. Kurth, B. H. Mauk, Y. Wang, G. A. DiBraccio, J. E. P. Connerney, S. J. Bolton, Geophysical Research Letters, 08/2025, https://doi.org/10.1029/2025GL116114

Contacts IRAP

• Marie DEVINAT (doctorante à l’IRAP), marie.devinat@irap.omp.eu
• Nicolas ANDRE (chercheur à l’IRAP et professeur à l’ISAE-SUPAERO), nicolas.andre@irap.omp.eu et nicolas.andre@isae-supaero.fr
• Michel BLANC (chercheur émérite à l’IRAP), michel.blanc@irap.omp.eu
• Zhi-Yang LIU (post-doctorant à l’IRAP), zhi-yang.liu@irap.omp.eu
• Emmanuel PENOU (ingénieur de recherche à l’IRAP), emmanuel.penou@irap.omp.eu
• Philippe LOUARN (chercheur à l’IRAP), philippe.louarn@irap.omp.eu