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La magnétosphère de Jupiter bientôt dévoilée
La sonde de la Nasa qui, au terme d’un voyage de cinq ans, va se placer en orbite autour de Jupiter, n’a pas pour seul objectif d’établir l’origine, la structure interne et la composition de l’atmosphère de la plus grande des planètes du système solaire. Elle précisera aussi les caractéristiques de sa magnétosphère.
De quoi s’agit-il ? Comme la Terre (mais à la différence de Vénus et de Mars), Jupiter est dotée d’un champ magnétique vingt fois plus intense au niveau de la surface que celui de notre planète. Ce champ est à l’origine d’un phénomène spectaculaire : la magnétosphère jovienne. Celle-ci apparaît comme une « bulle » résistant au vent solaire – ce flux de particules chargées émis en permanence par le Soleil –, et c’est la plus vaste structure de ce type dans le système solaire. Fortement dissymétrique, elle avance jusqu’à 5 millions de kilomètres de Jupiter en direction de notre étoile et forme de l’autre côté une longue queue de 700 millions de kilomètres qui… dépasse l’orbite de Saturne !
Une planète peu explorée
Bien que de nombreuses missions, de Pionner 1 et 2 à Cassini en passant par Voyager 1 et 2, Ulysses et Galileo, aient visité Jupiter, les informations sur cette région du système solaire manquent cruellement. « Comme la magnétosphère terrestre, celle-ci n’est pas tout à fait vide, explique Philippe Zarka, directeur de recherche au Lésia1 et à l’USN2 et co-investigateur de la mission Juno. Elle est occupée par des « plasmas » – gaz électriquement chargés, faits d’électrons, de protons et d’ions – peu denses ». Dans le cas de la Terre, ces particules sont apportées par le vent solaire ou arrachées à l’atmosphère, au niveau de l’ionosphère. Mais, sur Jupiter, le satellite Io en constitue une source importante.
Très proche de la géante gazeuse, ce monde glacé en proie à un volcanisme permanent, entretenu par de gigantesques effets de marée, dégage de grandes quantités de gaz par les panaches des volcans qui constellent sa surface. Ce gaz, déversé dans l’espace au rythme d’une tonne par seconde, est ensuite ionisé puis accéléré par la combinaison du champ magnétique jovien et des forces centrifuges issues de la rotation de Jupiter – la planète tourne sur elle-même en moins de 10 heures. C’est lui qui constitue la majeure partie du plasma de la magnétosphère jovienne.
un laboratoire
pour l’étude de
la physique des
plasmas et des
planètes géantes.
Cette situation fait du proche environnement de Jupiter une zone où surviennent des phénomènes inédits, du moins inconnus sur Terre : disque de plasma équatorial portant des courants de millions d’ampères, distorsion des lignes de champs magnétiques, aurores de Io, énormes ceintures de radiations ou encore aurores polaires, permanentes ou intermittentes… Autant de structures originales qui, estime Philippe Zarka « font de Jupiter un laboratoire pour l’étude de la physique des plasmas et des planètes géantes, dont nombre ont déjà été détectés autour d’autres étoiles que le Soleil ».
Cartographier le champ magnétique jovien
La mission Juno va permettre d’approfondir considérablement leur connaissance. Premier vaisseau spatial à survoler Jupiter hors de son plan équatorial, si l’on excepte le bref passage d’Ulysses en 1992, la sonde décrira une série d’orbites qui, la faisant passer à basse altitude au-dessus des pôles et de l’équateur, lui permettront d’observer la planète dans sa totalité. Grâce à ses instruments, elle sera en mesure d’établir une carte détaillée du champ magnétique. Une information qui, combinée aux données sur les plasmas obtenues dans les régions traversées, fournira aux astrophysiciens les pièces manquantes à l’établissement d’un modèle précis de la magnétosphère jovienne.
Juno s’intéressera également aux intenses aurores de Jupiter. Étudiées essentiellement dans le domaine de l’ultraviolet et de l'infrarouge, celles-ci forment de vastes structures autour des pôles magnétiques, permanentes par endroits, intermittentes ailleurs. Elles sont accompagnées de puissantes émissions radio. Leur rôle dans la dynamique de l’atmosphère de la planète, tout comme celui joué par le vent solaire, reste à préciser Enfin, la mission de la Nasa pourrait apporter des informations sur la manière dont le champ magnétique de Jupiter est créé. Celui-ci est généré par les courants électriques produits par les mouvements de l’hydrogène et de l’hélium liquides métalliques qui occupent le cœur de la planète. Comment ? Juno pourrait, là aussi, apporter des réponses.
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