Les données du voyage du vaisseau spatial de la NASA vers Jupiter suggèrent que Mars pourrait déverser de la poussière dans l'espace interplanétaire.

Regarde le ciel nocturne juste avant l'aube, ou après le crépuscule, et vous pourriez voir une faible colonne de lumière s'étendre de l'horizon. Cette lueur lumineuse est la lumière zodiacale, ou la lumière du soleil réfléchie vers la Terre par un nuage de minuscules particules de poussière en orbite autour du Soleil. Les astronomes ont longtemps pensé que la poussière était amenée dans le système solaire interne par quelques-unes des familles d'astéroïdes et de comètes qui s'aventurent de loin.

Mais maintenant, une équipe de scientifiques de Juno soutient que Mars pourrait être le coupable. Ils ont publié leurs conclusions dans un article du 9 mars dans le Journal of Geophysical Research :Planètes . Un instrument à bord du vaisseau spatial Juno a détecté par hasard des particules de poussière s'écrasant dans le vaisseau spatial pendant son voyage de la Terre à Jupiter. Les impacts ont fourni des indices importants sur l'origine et l'évolution orbitale de la poussière, résoudre quelques mystérieuses variations de la lumière zodiacale.

Bien que leur découverte ait de grandes implications, les scientifiques qui ont passé des années à étudier les débris cosmiques n'ont pas entrepris de le faire. "Je n'aurais jamais pensé que nous chercherions de la poussière interplanétaire, " a déclaré John Leif Jørgensen, professeur à l'Université technique du Danemark.

Jørgensen a conçu les quatre traqueurs d'étoiles qui font partie de l'enquête sur le magnétomètre de Juno. Ces caméras embarquées prennent des photos du ciel tous les quarts de seconde pour déterminer l'orientation de Juno dans l'espace en reconnaissant les motifs d'étoiles dans ses images, une tâche d'ingénierie essentielle à la précision du magnétomètre.

Mais Jørgensen espérait que ses caméras pourraient également apercevoir un astéroïde non découvert. Il a donc programmé une caméra pour rapporter des choses qui apparaissaient dans plusieurs images consécutives mais qui ne figuraient pas dans le catalogue des objets célestes connus.

Il ne s'attendait pas à voir grand-chose :presque tous les objets dans le ciel sont pris en compte dans le catalogue d'étoiles. Ainsi, lorsque la caméra a commencé à projeter des milliers d'images d'objets non identifiables – des stries apparaissant puis disparues mystérieusement – ​​Jørgensen et ses collègues ont été déconcertés. « Nous regardions les images et disions :« Qu'est-ce que cela pourrait être ? » », a-t-il déclaré.

Jørgensen et son équipe ont considéré de nombreuses causes plausibles et certaines causes invraisemblables. Il y avait la possibilité déconcertante que la caméra stellaire ait détecté un réservoir de carburant qui fuyait sur Juno. "Nous pensions, 'Quelque chose ne va vraiment pas, '", a déclaré Jørgensen. "Les images ressemblaient à quelqu'un qui secouait une nappe poussiéreuse par la fenêtre."

Ce n'est que lorsque les chercheurs ont calculé la taille apparente et la vitesse des objets dans les images qu'ils ont finalement réalisé quelque chose :des grains de poussière s'étaient écrasés sur Juno vers 10 h, 000 milles (ou 16, 000 kilomètres) par heure, déchiqueter des morceaux submillimétriques d'engins spatiaux. "Même si nous parlons d'objets avec seulement un tout petit peu de masse, ils emballent un coup de poing moyen, " dit Jack Connerney, Le chef d'enquête du magnétomètre de Juno et l'enquêteur principal adjoint de la mission, qui est basé au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.

Comme ça s'est apparu, le jet de débris provenait des vastes panneaux solaires de Juno, le plus grand et le plus sensible détecteur de poussière involontaire jamais construit.

"Chaque débris que nous avons suivi enregistre l'impact d'une particule de poussière interplanétaire, nous permettant de compiler une répartition des poussières le long du trajet de Junon, " a déclaré Connerney. Juno a été lancé en 2011. Après une manœuvre dans l'espace lointain dans la ceinture d'astéroïdes en 2012, il est retourné dans le système solaire interne pour une assistance gravitationnelle terrestre en 2013, qui a catapulté le vaisseau spatial vers Jupiter.

Connerney et Jørgensen ont remarqué que la majorité des impacts de poussière ont été enregistrés entre la Terre et la ceinture d'astéroïdes, avec des lacunes dans la distribution liées à l'influence de la gravité de Jupiter. Selon les scientifiques, ce fut une révélation radicale. Avant maintenant, les scientifiques ont été incapables de mesurer la distribution de ces particules de poussière dans l'espace. Les détecteurs de poussière dédiés ont des zones de collecte limitées et donc une sensibilité limitée à une population clairsemée de poussière. Ils comptent principalement les particules de poussière les plus abondantes et les plus petites de l'espace interstellaire. En comparaison, Les panneaux solaires expansifs de Juno ont 1, 000 fois plus de zone de collecte que la plupart des détecteurs de poussière.

Les scientifiques de Juno ont déterminé que le nuage de poussière se termine sur Terre parce que la gravité terrestre aspire toute la poussière qui s'en approche. "C'est la poussière que nous voyons comme la lumière zodiacale, " a déclaré Jørgensen.

Quant au bord extérieur, environ 2 unités astronomiques (UA) du Soleil (1 UA est la distance entre la Terre et le Soleil), il se termine juste au-delà de Mars. À ce moment, les scientifiques rapportent, l'influence de la gravité de Jupiter agit comme une barrière, empêchant les particules de poussière de traverser le système solaire interne vers l'espace lointain. Ce même phénomène, connue sous le nom de résonance orbitale, fonctionne aussi dans l'autre sens, où il empêche la poussière provenant de l'espace lointain de passer dans le système solaire interne.

L'influence profonde de la barrière de gravité indique que les particules de poussière sont sur une orbite presque circulaire autour du Soleil, dit Jørgensen. "Et le seul objet que nous connaissons en orbite presque circulaire autour de 2 UA est Mars, donc la pensée naturelle est que Mars est une source de cette poussière, " il a dit.

"La répartition des poussières que nous mesurons mieux être cohérente avec la variation de lumière zodiacale qui a été observée, " a déclaré Connerney. Les chercheurs ont développé un modèle informatique pour prédire la lumière réfléchie par le nuage de poussière, dispersée par interaction gravitationnelle avec Jupiter qui disperse la poussière dans un disque plus épais. La diffusion ne dépend que de deux grandeurs :l'inclinaison de la poussière vers l'écliptique et son excentricité orbitale. Lorsque les chercheurs ont branché les éléments orbitaux de Mars, la distribution a prédit avec précision la signature révélatrice de la variation de la lumière zodiacale près de l'écliptique. "C'est-à-dire, à mon avis, une confirmation que nous savons exactement comment ces particules orbitent dans notre système solaire, " Connerney a dit, "et d'où ils proviennent."

Bien qu'il existe maintenant de bonnes preuves que Mars, la planète la plus poussiéreuse que nous connaissions, est la source de la lumière zodiacale, Jørgensen et ses collègues ne peuvent pas encore expliquer comment la poussière a pu échapper à l'emprise de la gravité martienne. Ils espèrent que d'autres scientifiques les aideront.

En attendant, les chercheurs notent que trouver la vraie distribution et la densité des particules de poussière dans le système solaire aidera les ingénieurs à concevoir des matériaux de vaisseau spatial qui peuvent mieux résister aux impacts de poussière. Connaître la répartition précise de la poussière peut également guider la conception des trajectoires de vol des futurs engins spatiaux afin d'éviter la plus forte concentration de particules. De minuscules particules voyageant à des vitesses aussi élevées peuvent creuser jusqu'à 1, 000 fois leur masse à partir d'un vaisseau spatial.

Les panneaux solaires de Juno ont échappé aux dommages car les cellules solaires sont bien protégées contre les impacts à l'arrière - ou du côté sombre - du panneau par la structure de support.