JUICE/PEP capture l’image la plus nette des ceintures de radiation terrestre
Du 19 au 20 août, la mission Juice (Jupiter Icy Moons Explorer) de l’ESA (Agence spatiale européenne) est entrée dans l’histoire avec un survol audacieux de la Lune et de la Terre et une double manœuvre d’assistance gravitationnelle réalisée pour la première fois ! Alors que Juice survolait notre Lune et la Terre, les instruments de Juice ont été allumés pour tester ce qu’ils feront lorsqu’ils atteindront Jupiter. Deux des instruments embarqués de la NASA à bord de la suite instrumentale Particle Environment Package (PEP) dirigée par l’Institut de physique spatiale (IRF) à Kiruna en Suède ont ajouté une autre première lors de cette double manœuvre : capturer l’image la plus nette jamais vue des ceintures de radiation terrestre – des particules chargées piégées dans le bouclier magnétique terrestre, ou magnétosphère.
L’instrument Jovian Energetic Neutrals and Ions (JENI), construit et géré par le Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) à Laurel, Maryland, pour le compte de la NASA – et pour lequel l’IRAP a caractérisé et fourni les détecteurs Galettes à Micro-Canaux – a pris l’image alors que Juice s’éloignait de la Terre. Ce qu’il a capturé est invisible à l’œil humain. Contrairement aux caméras traditionnelles qui dépendent de la lumière, JENI utilise des capteurs spéciaux pour capturer les atomes neutres énergétiques émis par les particules chargées interagissant avec l’hydrogène atmosphérique étendu entourant la Terre. L’instrument JENI est la dernière génération de ce type de caméra, s’appuyant sur le succès d’un instrument similaire de la mission Cassini de la NASA qui a révélé les magnétosphères de Saturne et de Jupiter.
Illustration montrant la trajectoire de Juice lors de son assistance gravitationnelle Lune-Terre, avec une image ENA haute résolution du halo de plasma chaud à un million de degrés encerclant la Terre capturée par l’instrument JENI de la NASA. Les anneaux blancs indiquent une distance équatoriale de 4 et 6 rayons terrestres. L’encart présente les mesures prises par les instruments JENI et JoEE de la NASA (Principal Investigator Pontus Brandt à l’APL) lors de leur passage à travers les ceintures de radiations, révélant un environnement énergétique d’ions et d’électrons hautement structuré. Crédit : ESA/NASA/Johns Hopkins APL/Josh Diaz
Après avoir collecté des mesures à travers les ceintures de radiation terrestres, la caméra Jovian Energetic Neutrals and Ions (JENI) est passée en mode imagerie et a commencé à capturer des images d’atomes énergétiques neutres (ENA) émis par des ions énergétiques piégés dans la magnétosphère terrestre. Ce mode permet à JENI de « voir » le plasma chaud autrement invisible encerclant la Terre.
Ce film montre comment de vastes régions de plasma chaud apparaissent soudainement du côté nocturne de la magnétosphère terrestre, un phénomène qui devrait se produire à des échelles bien plus grandes dans le système jovien. Le Soleil est à gauche dans les images, la nuit à droite. Juice regarde légèrement vers le haut la magnétosphère terrestre. Des paires de lignes de champ dipolaire magnétique sont tracées à titre de référence à chaque heure locale à midi, au crépuscule, à minuit et à l’aube. L’emplacement de la Lune et de Jupiter est également indiqué à titre de référence. Les images sont codées par couleur jusqu’à un maximum de 75 points et un temps d’intégration individuel de 30 min. La résolution angulaire sous-jacente est de 2 degrés, ce qui fait de ces instantanés les images ENA les plus nettes jamais prises.
Au cours de la séquence du film, de multiples intensifications peuvent être observées du côté nocturne de la Terre, s’étendant sur plusieurs rayons terrestres. Les scientifiques appellent chaque événement intense une « injection de sous-orage ». C’est alors que la queue de la magnétosphère, tendue comme une fronde, libère de l’énergie magnétique de manière explosive, envoyant le plasma vers la Terre et le chauffant à plusieurs millions de degrés. Des phénomènes similaires se produisent à Saturne, où ils sont étrangement périodiques avec la rotation de la planète. Des explosions de plasma similaires devraient se produire périodiquement sur Jupiter pendant que Juice s’y trouve, offrant ainsi une fenêtre sans précédent sur des phénomènes astrophysiques similaires dans l’univers, comme chez les naines brunes.
Après avoir utilisé la gravité de la Lune et de la Terre, la trajectoire de Juice a été ajustée avec succès pour une future rencontre avec Vénus en août 2025. Ce survol de Vénus servira de fronde gravitationnelle, propulsant Juice vers la Terre et préparant Juice pour deux survols supplémentaires en septembre 2026 et janvier 2029. Ce n’est qu’alors que Juice, désormais passé à la vitesse supérieure, fera sa grande arrivée sur Jupiter en juillet 2031.
Ressources complémentaires
- Communiqué de Presse de la NASA : NASA’s Instruments Capture Sharpest Image of Earth’s Radiation Belt
- Communiqué de Presse de l’ESA : Juice images the cloud of charged particles around Earth
- L’instrument JENI à l’IRAP
Contacts IRAP
- Nicolas ANDRE (IRAP et ISAE-SUPAERO), nicolas.andre@irap.omp.eu et nicolas.andre@isae-supaero.fr
- Olivier CHASSELA (IRAP), olivier.chassela@irap.omp.eu
