15 février, 2021
par Jeremy Rehm
Image de l’IO en passant devant Jupiter, prise par le Voyager 1 Stateecraft en 1979.
Crédit: Laboratoire de propulsion NASA / JET / ROGAN IAN
DIV = « 4A13088B5A »> Un collage d’images prises par le télescope spatial Hubble
Collage d’images prises par le télescope spatial Hubble entre 1994 et 1995. L’image en haut à gauche de la lumière visible illustre le courant électrique invisible ou le tube de flux, fonctionnant entre Io et Jupiter. L’image en haut à droite dans Ultraviolet montre aux aurores de Jupiter et la faible tache aurorale ou « Empreinte » où IO se connecte à Jupiter. Les deux images inférieures de la lumière ultraviolette sont une vue plus proche des aurores de Jupiter comme la pivote de la planète.
Crédit: Laboratoire de propulsion Jet / NASA / SPACE TElescope Science Institute
DIV = « 7889AF7DFB »> Image de Jupiter’s Aurora Close-up
A gros plan Image de l’aurore de Jupiter, prise à ultraviolet lumière par le télescope spatial Hubble en 1998. Périphérique de l’aurore principale de Jupiter sont les taches aurorales ou des « empreintes » où les courants électriques des lunes IO, Europa et Ganymede de Jupiter sont des courants de Jupiter sur la planète Haute atmosphère.
Crédit: modifié de l’Institut de sciences de la NASA / SPACE TELEXOPE / Association des universités pour la recherche en astronomie
Jupiter a beaucoup du système solaire Superlatives: la plus grande planète, la planète la plus massive, la planète avec la plus grande magnétosphère. Mais l’une de ses superlovatives moins connues est que Jupiter est l’accélérateur de particules le plus fort du système solaire, entraînant des particules chargées jusqu’à la vitesse de la lumière. Et une partie de ce qui les propulse à de telles vitesses, selon trois études récentes de la recherche géophysique des lettres analysées collectées par le vaisseau spatial Juno de la NASA, est l’interaction unique entre Jupiter et sa lune Io.
« IO joue un Le rôle clé dans Jupiter étant un excellent accélérateur de particules », a déclaré George Clark, un physicien spatial au laboratoire de physique appliqué de Johns Hopkins (APL) à Laurel, dans le Maryland et au premier auteur de l’une des études. » Cette petite lune a un tel fort impact, c’est vraiment une sorte de fou. »
La réclamation de l’IO à la gloire est le corps le plus volcanique du système solaire, avec des centaines de volcans actifs. Il s’avère que ces volcans aident également à rendre Jupiter un accélérateur puissant.
Certains matériaux Les volcans Belch Out finissent par former une atmosphère très mince autour de l’IO appelée exosphère. Comme ces particules atmosphériques interagissent avec le triolé des électrons, des protons et des ions (molécules chargées) entourant Jupiter, elles deviennent trop chargées et, par conséquent, sont rattrapées en spirale autour des lignes de champ magnétique de Jupiter. Cela crée un circuit électrique entre Io et Jupiter, comme un câble invisible qui s’étend sur plus de 260 000 milles, des particules de dynamitage jusqu’à des millions de miles par heure.
un événement chanceux
Les scientifiques ont su sur le lien invisible entre Io et Jupiter depuis des décennies, l’ayant étudié avec des observatoires à base d’espace et au sol et quelques regards de près avec le Voyager et des missions Galileo.
Mais le 1er avril 2018, en clôturant sur Jupiter pour sa 12e fois, le vaisseau spatial Juno de la NASA est arrivé à une jupe très proche (éventuellement directement) la région où IO « se branche » Jupiter – où les électrons accélérés par l’interaction de l’IO pleuve sur l’atmosphère de Jupiter et crée une aurore chatoyante appelée «l’empreinte aurorale» d’Io. Aucun vaisseau spatial n’a jamais volé dans cette région avant. Et à la surprise de chacun, l’instrument de détecteur de particules de JUPIP de JUNO construit à JUNO (JEDI) a détecté des protons détectés de Jupiter à l’écart de Jupiter vers Io à 31 millions de MPH (50 millions de km / h).
« C’est l’événement ionique le plus intense que Juno a vu depuis son arrivée à Jupiter », a déclaré Clark. « C’est la première fois que nous avons déjà vu ce type d’événement avec une planète interagissant avec l’une de ses lunes actifs. »
Mais il, avec le reste de l’équipe Jedi, ne le croyait pas.
Les scientifiques ont estimé que principalement les électrons étaient accélérés entre Jupiter et Io, et avec une bonne raison. Lorsque des particules de verrouillage IO sur le champ magnétique rotatif de Jupiter, ils le pèsent comme un dessus déséquilibré. Lorsque le champ magnétique tente d’accélérer le nouveau matériau et de garder une étape avec la rotation de Jupiter, « il génère des ondes et des champs magnétiques déformés qui se propagent le long des lignes de champ magnétique à Jupiter », expliqua Clark. Les ondes générées sont appelées Waves Alfvén. Ils ‘Reprendre des ondulations sur une ligne de champ magnétique. Et ils peuvent accélérer les particules, mais principalement des électrons, pas des protons ni des ions.
Pendant plusieurs mois, Clark et les autres ont chalais les mesures inhabituelles de Jedi à un problème avec l’instrument, c’est jusqu’à ce que les équipes des autres instruments de Juno commençaient à publier des documents indiquant qu’ils avaient vu le même événement particulier.
Il a fallu l’équipe Jedi une année pour clouer que leurs données étaient réelles et pour enfin avoir un sens de tout.
Une nouvelle ligne de recherche
L’équipe a déterminé que les électrons sont accélérées entre IO et Jupiter créaient un autre type d’onde appelée une onde cyclotronique ionique. Ce sont des ondes de compression comme des ondes sonores, à l’exception de ces déplacements à travers des champs électriques. De temps en temps, les ondes de cyclotrons ions se déplacent à la même fréquence que les particules chargées tournoyantes autour de lignes de champ magnétiques. Lorsque ces ondes passent sur les particules en spirale, ils leur donnent un coup de pouce de vitesse, semblable à la manière dont les surfeurs peuvent être «accélérés» en conduisant une vague d’océan, a déclaré Jamey Szalay, un physicien de l’espace à l’Université de Princeton et au co-auteur de l’Université de Princeton.
mais ces vagues donnaient des protons flottant plus haut au-dessus de Jupiter plus que simplement une poussée: ils les poussent. Chaque seconde, les vagues ont propulsé plus de 690 000 mi / h (1,1 million de kPH) plus rapidement. Ils ont transféré tellement d’énergie que le Les protons pourraient échapper à l’immense traction gravitationnelle de Jupiter, twirl sur le champ magnétique et disparaître vers Io. Juno vient de passer à travers ce flux.
« Ces observations ont révélé une nouvelle ligne de recherche sur la complexité de la L’interaction de l’IO avec Jupiter et les caractéristiques aurorales qu’il crée », a déclaré Szalay. « Ces protons sont dans un sens des traceurs qui nous permettent de mieux comprendre comment les ondes peuvent interagir avec des particules chargées. »
Cela pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre pourquoi des événements similaires dans d’autres planètes ne sont pas aussi puissants, Clark ajouté.
« Si nous pouvons comprendre pourquoi les choses fonctionnent dans une Way Sur Terre par rapport à Jupiter, par exemple, nous pouvons commencer à œuvrer ensemble de la manière dont les choses peuvent fonctionner à des mondes plus distants », a déclaré Clark.
Parce que la trajectoire prévue de Juno ne passera plus à nouveau sur la même région, il s’agit probablement d’une observation ponctuelle. Mais avec la NASA ayant récemment étendu la mission de Juno à 2025, Clark a déclaré que les chercheurs peuvent avoir la possibilité d’étudier une partie similaire, potentiellement potentiellement plus faible de la connexion Io-Jupiter en août 2022.
En savoir plus sur le Jupiter Instrument de détecteur de particules énergique (Jedi).
Médias Contact: Jeremy Rehm, 240-592-3997, [email protected]
Le laboratoire de physique appliquée, une division à but non lucratif de l’Université Johns Hopkins , répond aux défis nationaux critiques grâce à l’application innovante de la science et de la technologie. Pour plus d’informations, visitez le site www.jhuapl.edu.