Jupiter présente les aurores les plus brillantes du système solaire. L’une des particularités de cette planète, qu’elle partage avec Saturne, est également de posséder des émissions aurorales causées par trois de ses plus grosses lunes : Io, Europe, et Ganymède. Ces émissions distinctes appelées « empreintes aurorales » sont visibles localement dans plusieurs domaines de longueur d’onde. Celles-ci sont créées par des particules chargées, majoritairement des électrons, qui se propagent le long des lignes de champ magnétique reliant les lunes à Jupiter. En précipitant dans l’atmosphère de la planète géante, ces électrons induisent des aurores caractéristiques, étudiées depuis les années 2000 grâce notamment aux observations du télescope spatial Hubble dans le domaine ultraviolet.

Depuis Juillet 2016, la sonde Juno survole les pôles de Jupiter à seulement quelques milliers de kilomètres d’altitude et permet ainsi une caractérisation fine de la structure des empreintes aurorales des lunes. L’analyse combinée des données obtenues à bord de Juno par le spectrographe UVS et le spectromètre JADE pour lequel l’IRAP a contribué au système optique électrostatique, permet de sonder à la fois les propriétés de ces émissions mais également celles des particules chargées qui les induisent.

En concentrant leur étude sur l’empreinte aurorale de Ganymède, la plus grande lune du système solaire et la seule générant son propre champ magnétique, une équipe incluant des scientifique du CNRS Terre & Univers, en collaboration étroite avec les équipes de la mission Juno (SwRI, Princeton University), a entre autres mis en évidence l’influence de la mini-magnétosphère de Ganymède sur son empreinte aurorale. Ils ont ainsi confirmé que la taille des tubes de flux, ces lignes de champ magnétique de forme tubulaires reliant les lunes à l’atmosphère de Jupiter et dans lesquels se propagent des ondes électromagnétiques et des particules chargées, est significativement plus grande que celles rapportées à Io et Europe par des études précédentes. Les observations de l’empreinte aurorale par Juno fournissent ainsi une nouvelle méthode d’étude de la mini-magnétosphère de Ganymède, qui sera explorée in-situ de manière inédite par la mission JUICE de l’ESA actuellement en route vers Jupiter.

Laboratoires CNRS Terre & Univers impliqués

• Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP - OMP)
  Tutelles : CNRS / Université Toulouse 3 Paul Sabatier / CNES
• Laboratoire d'astrophysique de Marseille (LAM - PYTHEAS)
  Tutelles : CNRS / Aix-Marseille Université / CNES

Pour en savoir plus

Rabia, J., Hue, V., André, N., Nénon, Q., Szalay, J. R., Allegrini, F., et al. (2024). Properties of electrons accelerated by the Ganymede-magnetosphere interaction: Survey of Juno high-latitude observations. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 129, e2024JA032604.

Contact

Vincent Hue, Enseignant-chercheur au Laboratoire d'astrophysique de Marseille (LAM)