Une ceinture de radiation quasi-permanente autour de Mercure quand le Soleil est calme 

Les ceintures de radiation d’électrons, réservoirs d’électrons énergétiques piégés de manière stable et dangereux pour les technologies spatiales, constituent une caractéristique courante de la plupart des environnements planétaires magnétisés. Toutefois, leur existence au sein de la magnétosphère compacte de Mercure a fait l’objet de débats pendant des décennies. La présence d’électrons énergétiques a été initialement mise en évidence par les observations de la sonde Mariner 10 dans les années 1970, mais a par la suite été remise en question par les mesures limitées de particules énergétiques effectuées par MESSENGER quarante ans plus tard.

Dans une étude récente publiée dans Nature Astronomy, une équipe internationale de chercheurs de l’Université de Californie Berkeley et du Michigan, incluant des chercheurs de l’Université de Toulouse à l’IRAP et à l’ISAE-SUPAERO ont combiné les mesures indirectes d’électrons énergétiques, plus sensibles, de MESSENGER avec de nouvelles techniques d’analyse, des simulations de particules et des modèles théoriques pour mettre au jour une ceinture de radiation structurée, dont la morphologie varie en fonction de l’activité du vent solaire. Cette ceinture peut persister plusieurs jours terrestres et apparaît ainsi quasi permanente lorsque le forçage du vent solaire est faible.
En revanche, elle devient instable sous l’effet d’un forçage intense : les orbites de dérive des électrons bifurquent alors autour de l’équateur
magnétique dans la partie diurne de la magnétosphère, entraînant une perte rapide des particules.

La contribution des équipes françaises à l’IRAP a consisté en la fourniture et en l’analyse des populations d’électrons mesurées 50 ans après Mariner 10 par l’instrument MEA (Mercury Electron Analyzer) à bord de la sonde BepiColombo lors de son troisième survol de Mercure en 2023, qui mettent en évidence la présence continue de populations d’électrons énergétiques à l’intérieur de l’environnement contrôlé par le champ magnétique de Mercure, et soutiennent ainsi l’existence d’une ceinture de radiation stable comme proposé.

Ces résultats démontrent que même les
magnétosphères miniatures peuvent abriter des ceintures de radiation
et, par ailleurs, que Mercure constitue un laboratoire naturel pour l’étude
de la physique de ces ceintures dans un régime généralement inaccessible
autour de la Terre : celui d’un état extrême soumis à un forçage rapide.

Ressource complémentaire :

• Publication scientifique : Dynamic electron radiation belt at Mercury controlled by solar wind driving, by Jiutong Zhao, Ryan Dewey, Weijie Sun, James Slavin, Paul Szabo, Lucas Liuzzo, Nicolas André, Mathias Rojo, Nature Astronomy, 27 July 2026 – https://www.nature.com/articles/s41550-026-02925-3

Contact IRAP

• Mathias Rojo, mathias.rojo@irap.omp.eu
• Nicolas André, nicolas.andre@irap.omp.eu & nicolas.andre@isae-supaero.fr

A quasi-permanent radiation belt around Mercury during quiet solar periods

Electron radiation belts—reservoirs of stably trapped energetic electrons that pose a threat to space technology—are a common feature of most magnetized planetary environments. However, their existence within Mercury’s compact magnetosphere has been a subject of debate for decades. The presence of energetic electrons was initially revealed by observations from the Mariner 10 probe in the 1970s, but was subsequently called into question by the limited energetic particle measurements taken by MESSENGER forty years later.

In a recent study published in Nature Astronomy, an international team of researchers from the University of California, Berkeley, and the University of Michigan—including researchers from the University of Toulouse (IRAP and ISAE-SUPAERO)—combined more sensitive indirect measurements of energetic electrons from the MESSENGER spacecraft with new analysis techniques, particle simulations, and theoretical models to reveal a structured radiation belt whose morphology varies with solar wind activity. This belt can persist for several Earth days and thus appears quasi-permanent when solar wind forcing is weak. Conversely, it becomes unstable under intense forcing: electron drift orbits then bifurcate around the magnetic equator on the dayside of the magnetosphere, leading to rapid particle loss.

Figure. Observation of energetic electron populations in Mercury’s magnetosphere by the MEA instrument during BepiColombo’s third flyby of Mercury. BepiColombo’s trajectory in the equatorial plane of Mercury’s magnetosphere.

The contribution of the French teams at IRAP involved providing and analyzing electron populations measured 50 years after Mariner 10 by the MEA (Mercury Electron Analyzer) instrument aboard the BepiColombo probe during its third flyby of Mercury in 2023; these data reveal the persistent presence of energetic electron populations within the environment controlled by Mercury’s magnetic field, thereby supporting the existence of a stable radiation belt, as previously proposed.

These results demonstrate that even miniature magnetospheres can harbor radiation belts and, furthermore, that Mercury serves as a natural laboratory for studying the physics of these belts in a regime generally inaccessible around Earth: that of an extreme state subject to rapid forcing.

Further resources :

• Scientific article : Dynamic electron radiation belt at Mercury controlled by solar wind driving, by Jiutong Zhao, Ryan Dewey, Weijie Sun, James Slavin, Paul Szabo, Lucas Liuzzo, Nicolas André, Mathias Rojo, Nature Astronomy, 27 July 2026 – https://www.nature.com/articles/s41550-026-02925-3

IRAP contacts :

• Mathias Rojo, mathias.rojo@irap.omp.eu
• Nicolas André, nicolas.andre@irap.omp.eu & nicolas.andre@isae-supaero.fr