JUICE : Un Voyage vers les Lunes de Jupiter
La mission JUICE étudie Jupiter et ses lunes gelées pour révéler les secrets de notre Système Solaire.
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Table des matières
L’explorateur des lunes glacées de Jupiter (JUICE) est une mission de l'Agence spatiale européenne (ESA) qui vise à étudier Jupiter et ses lunes, surtout Ganymède, Europe et Callisto. Lancé en avril 2023, JUICE va orbiter autour de Jupiter dans les années 2030 pour récolter des données sur son Atmosphère, ses motifs météorologiques et la possibilité d’habitabilité de ses lunes.
Importance d'étudier Jupiter
Jupiter est la plus grande planète de notre système solaire et sert de référence pour comprendre les géantes gazeuses. Elle a plus de 79 lunes connues, et les étudier peut donner des insights sur la formation et l'évolution des systèmes planétaires. La dynamique atmosphérique unique et la chimie de Jupiter mettent en lumière des processus qui pourraient être similaires dans d'autres systèmes planétaires.
Objectifs de la mission
Les objectifs principaux de JUICE sont :
- Étudier l'atmosphère et la météo de Jupiter.
- Explorer les propriétés de surface et de sous-surface de Ganymède, Europe et Callisto.
- Comprendre les interactions complexes entre l'atmosphère, la magnétosphère et les lunes.
Tournée orbitale de JUICE
La tournée orbitale de JUICE est conçue pour maximiser les découvertes scientifiques. Le vaisseau spatial aura des phases qui permettent des observations rapprochées de Jupiter et de ses lunes. Les différentes phases de la tournée sont adaptées pour des observations spécifiques des phénomènes atmosphériques et des interactions des lunes.
Phases de la tournée
- Phase initiale : Surveillance de l'atmosphère de Jupiter pendant son approche.
- Survols rapprochés : Réalisation d'observations rapprochées de Jupiter et de ses lunes pour récolter des données à haute résolution.
- Phase inclinée : Changement d'orbite pour avoir de meilleures vues des régions polaires de Jupiter.
- Phase finale : Après avoir étudié Jupiter, JUICE entrera en orbite autour de Ganymède.
Instruments à bord
JUICE transporte plusieurs instruments avancés pour récolter des données à partir de différentes longueurs d'onde et spectres. Ces instruments sont essentiels pour comprendre l'atmosphère, la composition de surface et d'autres caractéristiques de Jupiter et de ses lunes.
Instruments clés
- UVS (Spectrographe ultraviolet) : Mesure la lumière ultraviolette pour explorer les propriétés atmosphériques et les aurores.
- MAJIS (Spectromètre d'imagerie et de cartographie) : Un spectromètre d'imagerie qui capture des longueurs d'onde visibles et proche infrarouge pour étudier la composition des nuages et les événements météorologiques.
- SWI (Instrument à ondes sub-millimétriques) : Observe les températures et compositions de l'atmosphère inférieure.
- JANUS : Un système de caméra qui fournit des images haute résolution de l'atmosphère de Jupiter.
- 3GM : Responsable de la science radio pour récolter des données sur l'atmosphère de Jupiter.
- RPWI (Instrument de radio et d'ondes plasma) : Mesure les champs électriques et magnétiques dans l'environnement jovien.
Étudier l'atmosphère de Jupiter
L'atmosphère de Jupiter est dynamique et complexe, avec de puissantes tempêtes, des vents et des motifs météorologiques variés. JUICE vise à étudier les différentes couches de l'atmosphère, allant de la thermosphère supérieure jusqu'aux couches nuageuses.
Couche météorologique dynamique
La couche météorologique de Jupiter abrite divers phénomènes comme des tempêtes et des motifs de vent. Les observations se concentreront sur :
- Couches nuageuses : Cartographier et analyser la composition des nuages.
- Événements météorologiques : Documenter des événements comme les éclairs et les systèmes de tempêtes.
- Motifs de vent : Comprendre les variations du vent selon les latitudes.
Chimie atmosphérique
La mission se penchera aussi sur la composition chimique de l'atmosphère de Jupiter. L'interaction des différents gaz et l'influence du rayonnement solaire seront étudiées pour avoir des insights sur la dynamique atmosphérique et la chimie.
Explorer les lunes glacées de Jupiter
Ganymède, Europe et Callisto sont trois des plus grandes lunes de Jupiter, chacune ayant des caractéristiques uniques et un potentiel pour étudier la vie extraterrestre.
Ganymède
Ganymède est la plus grande lune du système solaire et possède un océan sous-surface. JUICE examinera :
- Composition de surface : Analyser la surface glacée et la possibilité d'eau liquide.
- Magnétosphère : Étudier son champ magnétique et comment il interagit avec Jupiter.
Europe
Europe est connue pour sa surface lisse recouverte de glace, sous laquelle se trouve un océan. Les axes d'investigation clés incluent :
- Habitabilité potentielle : Étudier la coque de glace et l'océan de la lune pour comprendre les conditions de vie.
- Caractéristiques de surface : Observer les fissures et les crêtes pour l'activité géologique.
Callisto
Callisto est la lune la plus cratérisée, préservant un enregistrement de l'histoire du système solaire. JUICE va :
- Analyse de surface : Examiner la surface ancienne et diverse de la lune pour en apprendre plus sur son passé géologique.
- Études atmosphériques : Analyser la fine atmosphère pour des signes de processus actifs.
La science des aurores à Jupiter
Les aurores de Jupiter sont uniques et plus puissantes que celles de la Terre. Elles sont causées par des particules chargées du Soleil interagissant avec le champ magnétique de la planète.
Observation des aurores
JUICE cherchera à capturer :
- Luminosité et couleur : Cartographier les aurores dans diverses longueurs d'onde.
- Distribution d'énergie : Comprendre comment l'énergie de la magnétosphère affecte l'atmosphère.
Science synergique
La mission JUICE sera renforcée par des collaborations avec des observatoires terrestres et des missions complémentaires comme la Clipper d’Europa de la NASA. En combinant les données de divers instruments et missions, les scientifiques peuvent construire une compréhension complète de Jupiter et de ses lunes.
Soutien au sol
La collaboration avec des télescopes basés sur Terre permettra de surveiller à long terme l'atmosphère de Jupiter. Cela inclut :
- Suivi des événements de tempête : Observer les changements au fil du temps pour les corréler avec les résultats de JUICE.
- Longueurs d'onde supplémentaires : Accéder à des longueurs d'onde non couvertes par les instruments de JUICE pour enrichir le jeu de données.
Conclusion
La mission JUICE va fournir un aperçu plus profond des complexités de Jupiter et de ses lunes. Les observations combinées des dynamiques atmosphériques, des compositions de surface et des interactions avec le champ magnétique marqueront des avancées significatives dans notre compréhension des géantes gazeuses et du potentiel de vie dans d'autres mondes.
Avec l'enquête approfondie de JUICE sur Jupiter, on peut s'attendre à répondre à des questions importantes sur la formation de notre système solaire et possiblement sur des systèmes similaires au-delà du nôtre.
Titre: Jupiter Science Enabled by ESA's Jupiter Icy Moons Explorer
Résumé: ESA's Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) will provide a detailed investigation of the Jovian system in the 2030s, combining a suite of state-of-the-art instruments with an orbital tour tailored to maximise observing opportunities. We review the Jupiter science enabled by the JUICE mission, building on the legacy of discoveries from the Galileo, Cassini, and Juno missions, alongside ground- and space-based observatories. We focus on remote sensing of the climate, meteorology, and chemistry of the atmosphere and auroras from the cloud-forming weather layer, through the upper troposphere, into the stratosphere and ionosphere. The Jupiter orbital tour provides a wealth of opportunities for atmospheric and auroral science: global perspectives with its near-equatorial and inclined phases, sampling all phase angles from dayside to nightside, and investigating phenomena evolving on timescales from minutes to months. The remote sensing payload spans far-UV spectroscopy (50-210 nm), visible imaging (340-1080 nm), visible/near-infrared spectroscopy (0.49-5.56 $\mu$m), and sub-millimetre sounding (near 530-625\,GHz and 1067-1275\,GHz). This is coupled to radio, stellar, and solar occultation opportunities to explore the atmosphere at high vertical resolution; and radio and plasma wave measurements of electric discharges in the Jovian atmosphere and auroras. Cross-disciplinary scientific investigations enable JUICE to explore coupling processes in giant planet atmospheres, to show how the atmosphere is connected to (i) the deep circulation and composition of the hydrogen-dominated interior; and (ii) to the currents and charged particle environments of the external magnetosphere. JUICE will provide a comprehensive characterisation of the atmosphere and auroras of this archetypal giant planet.
Auteurs: Leigh N. Fletcher, Thibault Cavalié, Davide Grassi, Ricardo Hueso, Luisa M. Lara, Yohai Kaspi, Eli Galanti, Thomas K. Greathouse, Philippa M. Molyneux, Marina Galand, Claire Vallat, Olivier Witasse, Rosario Lorente, Paul Hartogh, François Poulet, Yves Langevin, Pasquale Palumbo, G. Randall Gladstone, Kurt D. Retherford, Michele K. Dougherty, Jan-Erik Wahlund, Stas Barabash, Luciano Iess, Lorenzo Bruzzone, Hauke Hussmann, Leonid I. Gurvits, Ondřej Santolik, Ivana Kolmasova, Georg Fischer, Ingo Müller-Wodarg, Giuseppe Piccioni, Thierry Fouchet, Jean-Claude Gérard, Agustin Sánchez-Lavega, Patrick G. J. Irwin, Denis Grodent, Francesca Altieri, Alessandro Mura, Pierre Drossart, Josh Kammer, Rohini Giles, Stéphanie Cazaux, Geraint Jones, Maria Smirnova, Emmanuel Lellouch, Alexander S. Medvedev, Raphael Moreno, Ladislav Rezac, Athena Coustenis, Marc Costa
Dernière mise à jour: 2023-10-26 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2304.10229
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2304.10229
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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