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Juice (2023)
La conquête de Jupiter
L’exploration spatiale de Jupiter a été amorcée par les missions Pioneer (NASA) et Voyager (NASA) au cours de leur traversée du système solaire. En route vers le soleil, la mission Ulysse (ESA – NASA) a utilisé l’assistance gravitationnelle de Jupiter pour modifier sa trajectoire. La mission Cassini-Huygens (NASA – ESA) a également survolé Jupiter avant de se satelliser autour de Saturne. Jupiter n’était l’objectif principal, mais chacune de ces missions a contribué à accroître nos connaissances sur Jupiter et son environnement.
La mission Galileo (NASA) fut la première mission exclusivement dédiée à Jupiter. En orbite autour de Jupiter entre 1995 et 2003, la mission a permis d’explorer les quatre lunes galiléennes. Ainsi appelés car leur découverte est attribuée à Galilée, Io, Europe, Ganymède et Callisto sont aussi les plus grosses lunes de Jupiter. Durant ses huit années d’orbite autour de Jupiter, Galileo a également analysé la magnétosphère* de Jupiter.
La mission Juno (NASA) est la seconde mission vers Jupiter. Lancée en août 2011, son arrivée dans l’environnement de Jupiter est prévue pour 2016. En orbite polaire autour de la planète, elle étudiera sur la structure interne de la planète et les régions aurorales et polaires de sa magnétosphère.
Un système planétaire miniature
En examinant les lunes de Jupiter, Galileo a éveillé la curiosité des scientifiques. En effet, Io, Europe, Galymède et Callisto présentent beaucoup d’intérêts. Io présente une forte activité géologique et volcanique. Ganymède est la plus grosse lune du système solaire et la seule pourvue d’un champ magnétique intrinsèque. L’existence d’un océan sous la surface glacée d’Europe a été découverte par Galileo. Cette propriété est également soupçonnée pour Callisto et Ganymède.
Avec ces observations, on commence à s’interroger sur l’habitabilité des lunes de Jupiter. Les lunes galiléennes sont considérées comme des mondes à part. On pourrait presque voir le système Jupiter/lunes comme un système planétaire. Les couplages entre la planète et ses lunes informent sur l’évolution de ce système. De plus la présence d’eau liquide est une condition favorable à l’existence de la vie. Et dans ces mondes glacés, les océans souterrains des lunes de Jupiter présentent un intérêt majeur.
Grâce aux observations, Jupiter apparaît comme la planète géante gazeuse de référence. Elle est la planète la plus grosse et massive du système solaire. Son activité atmosphérique est surprenante et révèle un système de vents violents. Par exemple sa tache rouge est un anticyclone de 400 ans. Les vents peuvent y atteindre des centaines de km/h.
La magnétosphère de Jupiter est la plus grande du système solaire. Sa taille est principalement due à la forte intensité de son champ magnétique intrinsèque, le plus intense du système solaire, de près de 14 fois supérieur à celui de la Terre. Les lunes galiléennes se situent dans cette gigantesque magnétosphère. Elles contribuent à son alimentation en plasma. En particulier, la lune volcanique Io est envoie des particules ionisées dans la magnétosphère avec un débit de 1 tonne/s. Ganymède ayant un champ magnétique interne est en interaction étroite avec cette magnétosphère.
Un futur prometteur
Les missions d’explorations qui ont concerné Jupiter ont déjà permis de nombreuses découvertes. Cependant la planète et son environnement n’ont pas révélé tous leurs secrets. Il reste encore beaucoup de questions. En complément de la mission Juno vers les régions polaires de la planète, l’agence spatiale Européenne (ESA) prépare une mission d’envergure dédiée à l’étude du système jovien en tant que système planétaire miniaturisé.
Il s’agit de la mission Juice (Jupiter ICy moon Explorer) qui fait partie du programme Cosmic Vision de l’ESA. Ce programme planifie les missions spatiales de la décennie 2015-2025. La mission Juice a été sélectionnée en mai 2012. L’existence de mondes « habitables » autour d’une planète géante est l’un des thèmes dans lequel s’inscrit Juice. Les astrophysiciens qualifient d’« habitable » un astre réunissant les conditions favorables au maintien de formes de vie, même très primitives, (telles que nous les connaissons). L’autre thème abordé par Juice est la caractérisation et le fonctionnement des géantes gazeuses et de leur système de lunes.
Le lancement du satellite Juice est prévu pour 2023. Il atteindra Jupiter huit ans plus tard. Juice effectuera un long parcours au sein du système jovien (voir la simulation de son odyssée). Il explorera la magnétosphère de Jupiter tout au long de son voyage et analysera à distance l’atmosphère de la planète. Ce parcours inclut deux survols d’Europe, de nombreux survols de Callisto. Il sera enfin mise en orbite autour de Ganymède.
Revenons à nos… plasmas
Les axes de recherche de Juice sont multiples. La mission propose une large gamme d’expériences. Des expériences de physique des plasmas en font partie. Elles concernent les deux thèmes abordés par la mission. Il est prévu que l’impressionnante magnétosphère de Jupiter soit largement observée et analysée : elle représente un nouveau laboratoire naturel mis à la disposition des « plasmiciens ».
Concernant l’étude des plasmas, les objectifs de Juice sont les suivants :
- Caractériser la magnétosphère de Jupiter comme un accélérateur géant de particules.
- Comprendre la manière dont les lunes produisent du plasma magnétosphérique.
- Comprendre les couplages existants entre les lunes et la magnétosphère.
- Explorer l’environnement ionisé de Ganymède, Callisto et Europa.
Il sera particulièrement intéressant d’étudier l’interaction Ganymède/magnétosphère. Ceci permettra de déterminer la constitution de l’environnement de cette lune. Ceci est important pour juger de son habitabilité.
Participation instrumentale du LPP au consortium RPWI
*Jupiter est munie d’un champ magnétique intrinsèque. Le vent solaire est le plasma éjecté par le Soleil dans le milieu interplanétaire. Il interagit avec le champ interne de Jupiter. La magnétosphère est un bouclier magnétique formé par cette interaction. Elle empêche au vent solaire d’approcher la planète.
Image 1 : Représentation d’artiste de la mission Juice avec Jupiter et les satellites galiléens
Image 2 : Vue d’artiste de la mission Juice
Source : ESA
