Image de la planète Uranus prise par le vaisseau spatial Voyager 2. Le vaisseau spatial Voyager 2 de la NASA a survolé le lointain Uranus, la septième planète du Soleil, en janvier 1986. Crédit :NASA/JPL
Plus de 30 ans après que Voyager 2 a dépassé Uranus, Les chercheurs du Georgia Institute of Technology utilisent les données du vaisseau spatial pour en savoir plus sur la planète glacée. Leur nouvelle étude suggère que la magnétosphère d'Uranus, la région définie par le champ magnétique de la planète et la matière piégée à l'intérieur, s'allume et s'éteint comme un interrupteur tous les jours alors qu'il tourne avec la planète. C'est "ouvert" dans une orientation, permettre au vent solaire de pénétrer dans la magnétosphère ; il ferme plus tard, formant un bouclier contre le vent solaire et le détournant de la planète.
C'est très différent de la magnétosphère terrestre, qui ne bascule généralement entre ouvert et fermé qu'en réponse aux changements du vent solaire. Le champ magnétique terrestre est presque aligné avec son axe de rotation, provoquant la rotation de la magnétosphère entière comme une toupie avec la rotation de la Terre. Puisque le même alignement de la magnétosphère terrestre est toujours tourné vers le soleil, le champ magnétique enfilé dans le vent solaire omniprésent doit changer de direction afin de reconfigurer le champ terrestre de fermé à ouvert. Cela se produit fréquemment avec de fortes tempêtes solaires.
Mais Uranus ment et tourne sur le côté, et son champ magnétique est déséquilibré - il est décentré et incliné à 60 degrés par rapport à son axe. Ces caractéristiques provoquent une chute asymétrique du champ magnétique par rapport à la direction du vent solaire alors que le géant glacial achève sa rotation complète de 17,24 heures.
Plutôt que le vent solaire dictant un interrupteur comme ici sur Terre, les chercheurs disent que le changement de rotation rapide d'Uranus dans l'intensité du champ et l'orientation conduit à un scénario périodique d'ouverture-fermeture-ouverture-fermeture alors qu'il dégringole à travers le vent solaire.
"Uranus est un cauchemar géométrique, " a déclaré Carol Paty, le professeur agrégé de Georgia Tech qui a co-écrit l'étude. "Le champ magnétique dégringole très vite, comme un enfant dévalant une colline à pas de géant. Lorsque le vent solaire magnétisé rencontre ce champ dégringolant de la bonne manière, il peut se reconnecter et la magnétosphère d'Uranus passe d'ouverte à fermée pour s'ouvrir quotidiennement."
Paty dit que cette reconnexion du vent solaire devrait se produire en amont de la magnétosphère d'Uranus sur une gamme de latitudes, avec la fermeture du flux magnétique dans diverses parties de la magnétoqueue torsadée de la planète.
Une image composite d'Uranus par Voyager 2 et deux observations différentes faites par le télescope spatial Hubble - une pour l'anneau et une pour les aurores. Crédit :ESA/Hubble &NASA, L. Lamy/Observatoire de Paris
La reconnexion des champs magnétiques est un phénomène dans tout le système solaire. Cela se produit lorsque la direction du champ magnétique interplanétaire - qui vient du soleil et est également connu sous le nom de champ magnétique héliosphérique - est opposée à l'alignement magnétosphérique d'une planète. Les lignes de champ magnétique sont ensuite épissées et réarrangent la topologie magnétique locale, permettant à une poussée d'énergie solaire d'entrer dans le système.
La reconnexion magnétique est l'une des raisons des aurores terrestres. Les aurores pourraient être possibles à différentes latitudes sur Uranus en raison de son champ magnétique décalé, mais l'aurore est difficile à observer car la planète est à près de 2 milliards de kilomètres de la Terre. Le télescope spatial Hubble obtient parfois une vue faible, mais il ne peut pas mesurer directement la magnétosphère d'Uranus.
Les chercheurs de Georgia Tech ont utilisé des modèles numériques pour simuler la magnétosphère globale de la planète et pour prédire des emplacements de reconnexion favorables. Ils ont branché les données recueillies par Voyager 2 lors de son survol de cinq jours en 1986. C'est la seule fois qu'un vaisseau spatial a visité.
Les chercheurs disent qu'en savoir plus sur Uranus est l'une des clés pour en savoir plus sur les planètes au-delà de notre système solaire.
"La majorité des exoplanètes découvertes semblent également être des géantes de glace, " dit Xin Cao, le doctorat Georgia Tech. candidat en sciences de la terre et de l'atmosphère qui a dirigé l'étude. « Peut-être que ce que nous voyons sur Uranus et Neptune est la norme pour les planètes :des magnétosphères très uniques et des champs magnétiques moins alignés. Comprendre comment ces magnétosphères complexes protègent les exoplanètes du rayonnement stellaire est d'une importance clé pour étudier l'habitabilité de ces mondes nouvellement découverts.
Le papier, "Variabilité diurne et saisonnière de la magnétosphère d'Uranus, " est actuellement publié dans le Journal of Geophysical Research :physique de l'espace .
