Le 8 novembre 2020, la sonde Juno de la NASA a traversé un faisceau intense d’électrons se déplaçant de Ganymède, la plus grande lune de Jupiter, à son empreinte aurorale sur la géante gazeuse. Les scientifiques du Southwest Research Institute ont utilisé les données de la charge utile de Juno pour étudier la population de particules voyageant le long de la ligne de champ magnétique reliant Ganymède à Jupiter tout en détectant à distance les émissions aurorales associées pour dévoiler les processus mystérieux créant les lumières chatoyantes.
« Les lunes les plus massives de Jupiter créent chacune leurs propres aurores aux pôles nord et sud de Jupiter », a déclaré le Dr Vincent Hue, auteur principal d’un article décrivant les résultats de cette recherche. « Chaque empreinte aurorale, comme nous les appelons, est connectée magnétiquement à leur lune respective, un peu comme une laisse magnétique connectée à la lune qui brille sur Jupiter elle-même. »
Comme la Terre, Jupiter fait l’expérience de la lumière aurorale autour des régions polaires lorsque les particules de sa magnétosphère massive interagissent avec les molécules de l’atmosphère jovienne. Cependant, les aurores de Jupiter sont nettement plus intenses que celles de la Terre et, contrairement à la Terre, les plus grandes lunes de Jupiter créent également des taches aurorales. La mission Juno, dirigée par le Dr Scott Bolton de SwRI, tourne autour de Jupiter sur une orbite polaire et a traversé le « fil » d’électrons reliant Ganymède à son empreinte aurorale associée.
« Avant Juno, nous savions que ces émissions pouvaient être assez complexes, allant d’une seule tache aurorale à plusieurs taches, qui traînent parfois un rideau auroral que nous appelions la queue d’empreinte », a déclaré le Dr Jamey Szalay, co-auteur de l’Université de Princeton. « Juno, volant extrêmement près de Jupiter, a révélé que ces taches aurorales étaient encore plus complexes qu’on ne le pensait auparavant. »
Ganymède est la seule lune de notre système solaire qui possède son propre champ magnétique. Sa mini-magnétosphère interagit avec la magnétosphère massive de Jupiter, créant des ondes qui accélèrent les électrons le long des lignes de champ magnétique de la géante gazeuse, qui peuvent être directement mesurées par Juno.
Deux instruments dirigés par SwRI sur Juno, l’expérience Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE) et le spectromètre ultraviolet (UVS) ont fourni des données clés pour cette étude, qui a également été soutenue par le capteur de champ magnétique de Juno construit au Goddard Space Flight Center de la NASA.
« JADE a mesuré les électrons se déplaçant le long des lignes de champ magnétique, tandis que les UV ont imagé la tache d’empreinte aurorale associée », a déclaré le Dr Thomas Greathouse de SwRI, co-auteur de cette étude.
De cette façon, Juno est à la fois capable de mesurer la « pluie » d’électrons et d’observer immédiatement la lumière UV qu’elle crée lorsqu’elle s’écrase sur Jupiter. Des mesures antérieures de Juno ont montré que de grandes perturbations magnétiques accompagnaient les faisceaux d’électrons provoquant l’empreinte aurorale. Cependant, cette fois, Juno n’a pas observé de perturbations similaires avec le faisceau d’électrons.
« Si notre interprétation est correcte, cela confirme une théorie vieille de dix ans que nous avons élaborée pour expliquer la morphologie des empreintes aurorales », a déclaré le Dr Bertrand Bonfond, co-auteur de l’étude de l’Université de Liège en Belgique. La théorie suggère que les électrons accélérés dans les deux directions créent la danse multi-spot des empreintes aurorales.
« La relation Jupiter-Ganymède sera explorée plus avant par la mission étendue de Juno, ainsi que par la prochaine mission JUICE de l’Agence spatiale européenne », a déclaré Hue. « SwRI construit la prochaine génération d’instruments UVS pour la mission. »
