Les physiciens théoriques ont utilisé des simulations pour expliquer les lectures inhabituelles recueillies en 2009 par la surface de Mercure, Environnement spatial, Géochimie, et la mission de télémétrie (MESSENGER). L'origine des électrons énergétiques détectés dans la queue magnétique de Mercure a intrigué les scientifiques. Cette nouvelle étude, apparaissant dans Physique des plasmas , fournit une solution possible à la façon dont ces électrons énergétiques se forment.

Le flux de matière magnétique à l'intérieur d'une planète crée un champ magnétique global. Dans Mercure, et sur Terre, les courants de métal liquide dans les noyaux planétaires induisent les champs magnétiques des planètes. Ces champs varient en forme, Taille, angle et force de planète en planète, mais sont tous importants pour protéger les planètes des particules solaires.

Le vent solaire projette des radiations sur les planètes et provoque des sous-orages magnétiques, que nous voyons parfois sur Terre comme les aurores boréales. Des queues magnétiques ou des queues magnétiques se forment lorsque la pression de rayonnement intense des vents solaires « pousse » sur les champs magnétiques de la planète. Ces queues se forment du côté nocturne de la planète, face au soleil. Sur Mercure, les sous-orages magnétiques dans la queue sont plus gros et plus rapides que ceux observés sur Terre.

Le champ magnétique de Mercure est 100 fois plus faible que celui de la Terre, Cela a donc surpris les physiciens que MESSENGER ait détecté des signes d'électrons énergétiques dans la queue magnétique de la planète, la magnétoqueue d'Herme. "Nous voulions savoir pourquoi le satellite a trouvé des particules énergétiques, " a déclaré Xiaowei Zhou, un auteur de l'étude.

Un candidat probable responsable de la présence de ces particules énergétiques est la reconnexion magnétique. La reconnexion magnétique se produit lorsque la disposition des lignes de champ magnétique change, libérant de l'énergie cinétique et thermique. Cependant, dans l'environnement astrophysique turbulent, la reconnexion magnétique est mal comprise. Dans cette étude, Des physiciens chinois et allemands ont étudié la reconnexion magnétique dans le contexte de la turbulence dans la magnétoqueue d'Herme.

Des simulations magnétohydrodynamiques et des calculs de particules d'essai ont montré que des plasmoïdes, des structures magnétiques distinctes qui englobent le plasma, sont générés lors de la reconnexion magnétique. Ces plasmoïdes accélèrent les électrons énergétiques. Les résultats de la simulation sont étayés par les mesures MESSENGER des espèces plasmoïdes et de la reconnexion des plasmoïdes dans la magnétoqueue d'Herme.

Les chercheurs ont également utilisé un modèle de turbulence moyenne pour décrire la turbulence des processus physiques à l'échelle du sous-réseau. Les processus d'accélération ont été adaptés à des paramètres qui imitent les conditions caractéristiques signalées par la magnétoqueue d'Hermean. Les simulations ont montré que dans ces conditions, la reconnexion turbulente des plasmoïdes pourrait être responsable de l'accélération des électrons. "Nous avons également montré que la turbulence améliore la reconnexion en augmentant le taux de reconnexion, " dit Zhou.

Le modèle de l'équipe prédit les limites supérieures de la reconnexion plasmoïde turbulente et l'accélération correspondante des électrons. La mission Bepi-Colombo, lancement prévu en octobre 2018, testera ces prédictions. Les satellites Bepi-Colombo, construit pour résister aux rigueurs, environnement chaud près du soleil, sera inséré dans l'orbite de Mercure en 2025 pendant une année terrestre pour transmettre les observations de la planète.

"Les satellites précédents ne pouvaient pas tester les hautes énergies des électrons et l'un des objectifs de cette mission est de mesurer les particules énergétiques de la magnétoqueue Hermean avec une nouvelle technologie de détecteur, " dit Zhou. Avec cette nouvelle technologie, les chercheurs espèrent obtenir une vue plus détaillée de la sous-échelle des effets de la turbulence.