Environnements planétaires

Chaque objet du système solaire possède des caractéristiques uniques. Les études comparées des diverses magnétosphères et environnements ionisés de notre Système Solaire réalisées à l’aide de missions spatiales et de modèles numériques, apportent une vision diversifiée des différents couplages entre le vent solaire et les environnements spatiaux de ces objets et offrent des perspectives astrophysiques avec leur extension naturelle aux cas des systèmes exoplanétaires.

Corps avec une atmosphère (planètes telluriques et satellites des planètes géantes)

Contrairement à la Terre, Mars et Vénus ne possèdent pas de champ magnétique intrinsèque qui les protège du vent solaire et la perte de leur atmosphère par échappement dans le milieu interplanétaire est une question clé de la planétologie comparée. L’équipe PEPS s’est impliquée dans les missions Mars Global Surveyor (mission NASA, 1996-2006), Mars Express (mission ESA, lancement 2003) et Venus Express (mission ESA, lancement 2005-2014) qui ont permis de mieux comprendre l’interaction directe entre le vent solaire et l’atmosphère des planètes Mars et Vénus, en particulier lors de l’impact des structures transitoires extrêmes telles que les éjections de masse coronale. Un nouvel essor est aujourd’hui possible grâce à la mission MAVEN (mission NASA, lancement 2013), à laquelle le groupe PEPS a contribué par la provision de l’ensemble de la tête de détection de l’instrument de mesure des électrons.

Titan, le plus gros satellite de Saturne est également un objet très intéressant, puisque c’est le seul satellite du système solaire pourvu d’une atmosphère et d’une ionosphère denses. Il est baigné en permanence dans la magnétosphère de Saturne sans contact direct avec le vent solaire. Titan a été largement étudié à l’aide de la mission Cassini (mission ESA/NASA, lancement 1997) et de modèles analytiques qui ont permis de mieux comprendre son exosphère et les différents processus responsables de l’échappement de son atmosphère.

Corps sans atmosphère (planètes telluriques, comètes et satellites)

Avec l’arrivée de Rosetta autour de la comète Churyomov-Gerasimenko (mission ESA, lancement 2004), l’équipe PEPS participe à la première exploration précise de l’environnement cométaire, en particulier afin de comprendre l’interaction entre la surface de la comète et le vent solaire, les processus responsables du dégazage et également d’étudier la nature des gaz émis.

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Image prise par la sonde Rosetta le 6 Février 2015 à l’approche de la comète Churyomov-Gerasimenko, révélant sa forme en ‘cacahuète’ inhabituelle.

A moyen terme, l’environnement de Mercure sera au cœur des activités de notre groupe avec la mission Bepi Colombo (mission ESA, lancement 2017), pour laquelle nous avons réalisé les deux instruments de mesure des électrons à bord du satellite ‘orbiteur’. Cette mission permettra de mieux comprendre l’interaction entre le champ magnétique de Mercure et le vent solaire très proche du Soleil. En particulier, Mercure ne possédant pas d’atmosphère, les particules du vent solaire peuvent pénétrer jusqu’à la surface et éjecter la matière du sol, entrainant des altérations de sa surface et la génération d’une exosphère.

Enfin, la future mission JUICE (mission ESA, lancement 2022 ;permettra de mieux comprendre les processus de couplage entre la magnétosphère de Jupiter et les différents satellites galiléens, Europa, Callisto et surtout Ganymède qui possède son propre champ magnétique.

Planètes Géantes

A la Terre comme à Jupiter ou Saturne, la réaction du système magnétosphère-ionosphère au forçage du vent solaire et à la rotation planétaire est un élément central de la dynamique de ces systèmes complexes. Les spécificités des planètes géantes (rotation rapide, sources de gaz internes, présence d’un magnétodisque chaud et de lunes, …) induisent pourtant des processus particuliers (forts effets saisonniers, asymétries entre hémisphères, aurores, …) qui sont au centre de nos travaux depuis la mission Galileo (mission NASA, 1989-2003) vers Jupiter. La magnétosphère de Saturne a largement été étudiée par l’équipe PEPS depuis ces 10 dernières années grâce à la mission Cassini (prolongement jusqu’en 2017). Cassini a révélé une dynamique extrêmement complexe de l’environnement de Saturne due aux processus originaux résultant des interactions entre surface, poussières et gaz neutre en provenance des satellites et plasma. La magnétosphère de Jupiter sera de nouveau étudiée dès 2016 par la mission Juno (mission NASA, lancement 2011 ; contribution du groupe à l’analyseur d’électrons) qui aura l’originalité d’explorer surtout les hautes latitudes et de mieux comprendre les processus d’accélération et de rayonnement typiques de ces régions. A très long terme, la magnétosphère de Jupiter sera également explorée par la mission JUICE de l’ESA qui permettra de mieux comprendre l’interaction de la magnétosphère de Jupiter avec ses lunes.

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