La découverte d’aurores boréales sur Mercure révèle que toutes les planètes (et certaines lunes) du système solaire en produisent
Les résultats de la sonde spatiale BepiColombo envoyée pour étudier la planète la plus proche du système solaire, Mercure, ont finalement révélé des aurores boréales qui se produisent en dépit d’une atmosphère pratiquement inexistante.
Image d’entête : le champ magnétique de Mercure issue des données de la sonde MESSENGER en 2008. Le champ magnétique interne de la planète est 100 fois plus faible que celui de la Terre. (NASA)
Cette sonde a effectué des mesures d’électrons et d’ions sur Mercure en octobre 2021 et elle a découvert, enfin des scientifiques dans ses données, des signes d’accélération de ces électrons et ions. L’analyse a montré qu’il s’agissait du résultat de processus auroraux impliquant le champ magnétique de Mercure, produisant finalement une faible émission de rayons X.
Cela signifie que des aurores ont été observées sur toutes les planètes (du système solaire), suggérant qu’un mécanisme de production d’aurores pourrait être universel dans tout le système solaire, malgré les grandes différences entre les planètes.
Selon l’étude (lien plus bas) dirigée par l’astrophysicien Sae Aiwaza de l’Université de Pise en Italie :
Ici, nous montrons des preuves directes qui soutiennent fortement l’idée que des électrons énergétiques sont accélérés dans la région proche de la queue de la magnétosphère de Mercure, dérivent rapidement vers les secteurs de l’aube et sont ensuite injectés sur des lignes de champ magnétique fermées sur la face nocturne de la planète.
Ces observations révèlent que les injections d’électrons et la dérive subséquente en fonction de l’énergie, maintenant observées dans tout le système solaire, constituent un mécanisme universel qui génère des aurores malgré les différences de structure et de dynamique des magnétosphères planétaires.
On considère généralement que deux éléments sont nécessaires à la production de ce type d’aurores : un champ magnétique et une atmosphère. Les particules sont accélérées le long des lignes de champ magnétique jusqu’à une région polaire, où elles tombent dans l’atmosphère. Là, les interactions des particules chargées avec d’autres atomes et molécules libèrent des rayonnements électromagnétiques, dont certains sont visibles sous la forme d’une lueur colorée.
Production d’aurores sur terre. Représentation du champ magnétique terrestre et son effet sur les électrons piégés en provenance du Soleil. (Austin Montelius/ Université de l’Iowa)
Le vent solaire est à l’origine de la plupart des particules responsables, bien que les puissantes aurores permanentes de Jupiter soient principalement alimentées par des électrons provenant de sa lune volcanique Io.
Les immenses aurores boréales de Jupiter capturées par Hubble.
Saturne a également des aurores alimentées par le vent solaire, tout comme Uranus. Des caractéristiques aurorales ont été repérées sur Neptune par Voyager 2 en 1989, mais aucune autre détection n’a eu lieu par la suite, et nous ne disposons donc pas de données suffisantes pour les décrire.
Étant donné que Mars et Vénus sont dépourvues de champs magnétiques globaux, on s’attendait à ce qu’elles ne produisent pas d’aurores, mais ces deux planètes ont surpris les observateurs. Mars possède des zones de magnétisme à sa surface qui produisent des aurores localisées dans le ciel. Sur Vénus, les champs magnétiques du Soleil semblent contribuer à produire des aurores atmosphériques.
Sans parler des lunes…
Il existe un champ magnétique global sur Mercure, mais il est assez faible. De plus, Mercure étant très proche du Soleil, elle est constamment soumise aux radiations et au vent solaire. La planète n’a donc pas d’atmosphère à proprement parler. Elle possède une mince exosphère créée par le vent solaire et le bombardement de micrométéorites. Cette exosphère est liée à la planète par la gravitation, mais elle est trop diffuse pour se comporter comme un gaz.
Pour cette raison, les scientifiques pensaient qu’il était peu probable que Mercure ait des aurores. Or, les scientifiques ont découvert que la surface de Mercure est parfois fluorescente dans les rayons X.
Schéma de la pluie d’électrons observée par BepiColombo. (Sae Aizawa)
En utilisant BepiColombo pour suivre les électrons dans le voisinage de Mercure, Aizawa et ses confrères ont découvert des signes d’accélération dans les lignes de champ magnétique de la planète, se déversant vers la surface dans des zones qui correspondent à la fluorescence des rayons X observée. La fluorescence, ont-ils également constaté, correspond à ce que l’on peut attendre de cette pluie d’électrons.
Même sans atmosphère et avec un champ magnétique minuscule, Mercure semble avoir trouvé le moyen de créer d’étranges aurores mercuriennes, qui lui sont propres, dans des minéraux, fluorescents aux rayons X, présents à la surface.
L’étude publiée dans Nature Communications : Direct evidence of substorm-related impulsive injections of electrons at Mercury.