La reconnexion magnétique à basse altitude pourrait-elle alimenter les aurores polaires de Jupiter ?

La reconnexion magnétique à basse altitude pourrait-elle alimenter les aurores polaires de Jupiter ?
Hubble Jupiter Aurore

Cette image composite montre l’emplacement des aurores boréales de Jupiter, vues par le télescope spatial Hubble. Une forte activité aurorale se produit très près du pôle, une caractéristique unique du système solaire à Jupiter. Crédit : NASA, ESA et J. Nichols, Université de Leicester

Des événements de reconnexion magnétique inférieurs à 2 rayons joviens au-dessus du sommet des nuages ​​de la planète pourraient expliquer pourquoi Juno n’a pas encore observé de source de Jupiter’s polar aurore.

Comme la Terre, le champ magnétique de Jupiter canalise les particules chargées électriquement dans son atmosphère, entraînant la formation d’aurores brillantes près de ses pôles. Cependant, la luminosité et la variété des émissions aurorales de Jupiter dépassent celles générées sur notre planète. Les taches d’émission qui proviennent d’encore plus près des pôles que les principales aurores sont particulièrement intéressantes, une caractéristique qui semble beaucoup plus forte à Jupiter qu’à la Terre ou à la Terre. Saturne.

L’émission dans la région polaire peut être fugace, durer quelques minutes ou parfois seulement quelques secondes. La zone aurorale polaire peut être divisée en trois morphologies : les régions « sombres » d’émission minimale, les régions « actives » d’émission vigoureuse et, aux plus hautes latitudes, les régions « tourbillonnantes » d’émission turbulente.

NasaLe vaisseau spatial Juno a détecté des flux de particules descendants qui peuvent expliquer l’émission principale. Cependant, aucun flux de ce type n’a été trouvé qui pourrait expliquer la majeure partie des émissions polaires, en particulier celles des régions de tourbillon. Maîtres et al. proposent un mécanisme qui n’aurait pas encore été observé par Junon : la reconnexion magnétique se produisant non loin au-dessus des sommets des nuages ​​joviens.

Les auteurs effectuent une modélisation magnétohydrodynamique unidimensionnelle pour suivre l’évolution des lignes de champ magnétique individuelles à proximité du pôle de Jupiter. Ils modélisent la région en partant du sommet de l’atmosphère de la planète et en étendant 2 rayons joviens à partir de ce point. Cette région se situe entièrement au-dessous de toutes les observations existantes d’engins spatiaux.

Les vagues se déplaçant à travers le plasma entrer dans le domaine du modèle par le haut, généré par des interactions plus lointaines dans la magnétosphère de la planète. La propagation de ces ondes a pour effet de dévier les lignes de champ magnétique idéalisées d’une position parfaitement verticale. C’est un petit effet, de l’ordre de 0,01°, mais il peut être suffisant pour relancer reconnexion magnétique événements entre les lignes de champ voisines.

Lors de la reconnexion, les lignes de champ adjacentes se cassent et se reforment dans une configuration plus énergétiquement favorable. Ce processus libère de l’énergie stockée dans le champ, qui est emportée par l’accélération des particules chargées à proximité. Les auteurs suggèrent que les électrons énergétiques descendants pourraient être la source des régions de tourbillon dans les aurores polaires de Jupiter.

Enfin, les auteurs suggèrent que cet effet n’est pas important sur Terre ou Saturne en raison de leurs champs magnétiques plus faibles. Le champ de Jupiter est plus fort qu’un ordre de grandeur et le taux de reconnexion augmente d’environ le carré de cette valeur. Ainsi, Jupiter a de fortes aurores polaires, contrairement à la Terre et à Saturne.

Référence : « Magnetic Reconnection Near the Planet as a Possible Driver of Jupiter’s Mysterious Polar Auroras » par A. Masters, WR Dunn, TS Stallard, H. Manners et J. Stawarz, 14 juillet 2021, Journal of Geophysical Research : physique de l’espace.
DOI : 10.1029 / 2021JA029544

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