"En explorant un espace plus grand comme Jupiter, nous pouvons mieux comprendre la physique fondamentale régissant la magnétosphère terrestre et ainsi améliorer nos prévisions météorologiques spatiales", a déclaré Peter Delamere, professeur à l'Institut géophysique de l'UAF et au Collège des sciences naturelles et mathématiques de l'UAF.

"Nous sommes confrontés à un événement météorologique spatial majeur en raison de la perte de satellites de communication, de nos actifs de réseau électrique, ou des deux", a-t-il déclaré.

La météorologie spatiale fait référence aux perturbations de la magnétosphère terrestre causées par les interactions entre le vent solaire et le champ magnétique terrestre. Celles-ci sont généralement associées aux tempêtes solaires et aux éjections de masse coronale du soleil, qui peuvent entraîner des fluctuations magnétiques et des perturbations dans les réseaux électriques, les pipelines et les systèmes de communication.

Delamere et une équipe de co-auteurs ont détaillé leurs découvertes sur la magnétosphère de Jupiter dans un article paru dans AGU Advances. . Peter Damiano, professeur associé de recherche à l'Institut de géophysique, Austin Smith et Chynna Spitler, étudiants diplômés de l'UAF, et Blake Mino, ancien étudiant, font partie des co-auteurs.

Les recherches de Delamere montrent que la plus grande planète de notre système solaire possède une magnétosphère constituée de lignes de champ magnétique largement fermées au niveau de ses régions polaires, mais comprenant une zone en forme de croissant de lignes de champ ouvert. La magnétosphère est le bouclier que possèdent certaines planètes et qui dévie une grande partie du vent solaire.

Le débat entre ouverture et fermeture aux pôles fait rage depuis plus de 40 ans.

Une magnétosphère ouverte fait référence à une planète ayant des lignes de champ magnétique ouvertes près de ses pôles. Il s'agit de lignes auparavant fermées qui ont été brisées par le vent solaire et laissées s'étendre dans l'espace sans rentrer sur la planète.

Cela crée des régions sur Jupiter où le vent solaire, qui transporte certaines des lignes de champ magnétique du soleil, interagit directement avec l'ionosphère et l'atmosphère de la planète.

Les particules solaires se déplaçant vers une planète sur des lignes de champ ouvert ne provoquent pas d'aurores boréales, qui se produisent en grande partie sur des lignes de champ fermées. Cependant, l'énergie et l'élan des particules du vent solaire sur les lignes en champ ouvert sont transférés au système fermé.

La Terre a une magnétosphère largement ouverte à ses pôles, avec des aurores se produisant sur des lignes de champ fermées. C'est l'énergie transférée sur ces lignes ouvertes qui peut perturber les réseaux électriques et les communications.

Afin d'étudier la magnétosphère de Jupiter, Delamere a exécuté divers modèles en utilisant les données acquises par le vaisseau spatial Juno de la NASA, qui est entré sur l'orbite de Jupiter en 2016 et possède une orbite polaire elliptique.

"Nous n'avons jamais eu de données sur les régions polaires, donc Juno a transformé la physique des aurores de la planète et a contribué à faire avancer la discussion sur ses lignes de champ magnétique", a déclaré Delamere.

Le débat a commencé avec les survols de Jupiter en 1979 par Voyager 1 et Voyager 2 de la NASA. Ces données ont amené beaucoup à croire que la planète avait une magnétosphère généralement ouverte à ses pôles.

D'autres scientifiques ont fait valoir que l'activité aurorale de Jupiter, qui est très différente de celle de la Terre, indiquait que la planète avait une magnétosphère essentiellement fermée aux pôles. Delamere, chercheur de longue date sur le champ magnétique de Jupiter, a publié un article soutenant ce point de vue en 2010.

En 2021, il était co-auteur d'un article de Binzheng Zhang de l'Université de Hong Kong qui suggérait, grâce à la modélisation, que la magnétosphère de Jupiter avait deux régions de lignes de champ magnétique ouvertes à ses pôles.

Le modèle montre un ensemble de lignes de champ ouvertes émergeant des pôles et s'étendant vers l'extérieur derrière la planète dans la queue magnétique, la partie étroite en forme de larme de la magnétosphère pointant vers le soleil. L'autre ensemble émerge des pôles de Jupiter et s'en va sur les côtés dans l'espace, porté par le vent solaire.

"Le résultat de Zhang a fourni une explication plausible pour les régions de lignes de champ ouvert", a déclaré Delamere. "Et cette année, nous avons fourni des preuves convaincantes dans les données Juno pour étayer le résultat du modèle.

"C'est une validation majeure de l'article de Zhang", a-t-il déclaré.

Delamere a déclaré qu'il était important d'étudier Jupiter pour mieux comprendre la Terre.

"Dans l'ensemble, Jupiter et la Terre représentent les extrémités opposées du spectre :lignes de champ ouvertes et lignes de champ fermées", a-t-il déclaré. "Pour bien comprendre la physique magnétosphérique, nous devons comprendre ces deux limites."

La preuve de Delamere est venue via un instrument sur le vaisseau spatial Juno qui a révélé une zone polaire où les ions circulaient dans une direction opposée à la rotation de Jupiter.

Une modélisation ultérieure a montré un flux d'ions similaire dans la même zone et à proximité des lignes de champ ouvert proposées dans l'article de 2021 de Zhang et Delamere.

"Le gaz ionisé sur les lignes de champ magnétique [fermées] connectées aux hémisphères nord et sud de Jupiter tourne avec la planète", conclut le nouvel article de Delamere, "tandis que le gaz ionisé sur les lignes de champ [ouvertes] qui se connectent au vent solaire se déplace avec le vent solaire. ."

Delamere écrit que l'emplacement polaire des lignes de champ magnétique ouvertes "peut représenter une caractéristique des magnétosphères géantes en rotation pour une exploration future".

Les autres contributeurs proviennent de l'Université du Colorado à Boulder, de l'Université Johns Hopkins, de l'Université Andrews, de l'Université aéronautique Embry-Riddle, de l'Université de Hong Kong, de l'Université du Texas à San Antonio, du Southwest Research Institute et d'O.J. Brambles Consulting au Royaume-Uni.

Delamere présentera ses recherches en juillet lors de la Conférence sur les magnétosphères des planètes extérieures à l'Université du Minnesota.