La lune martienne Phobos réfléchit-elle les protons du vent solaire ?

Résultats scientifiques Terre et Univers

Dans le Système Solaire, les surfaces des corps célestes dépourvus d'atmosphère sont directement bombardées par les protons du vent solaire émis par notre étoile. Via des mécanismes mal compris, la surface de la Lune en orbite autour de la Terre agit comme un miroir qui réfléchit dans l'espace environ 1% des protons incidents. Pour comprendre ce phénomène de réflexion du vent solaire, une équipe de recherche franco-américaine, impliquant des scientifiques de l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie1 , a essayé de l'appliquer à un autre corps céleste : la petite lune Phobos qui orbite autour de la planète Mars. Cette recherche fait l'objet d'une publication dans la revue Geophysical Research Letters.

Phobos a été survolée à maintes reprises par la sonde européenne Mars Express (MEX). Des travaux précédents suggèrent que l'instrument ion de MEX aurait détecté lors de deux survols de Phobos des protons réfléchis par la surface de la petite lune2 . Dans ce nouvel article, les scientifiques examinent pour la première fois les données de la sonde américaine MAVEN, qui a survolé Phobos des dizaines de fois. Ils utilisent les mesures du champ magnétique interplanétaire de MAVEN et différents modèles pour identifier l'origine des protons observés proche de Phobos.

Lors des 15 survols les plus proches de Phobos par MAVEN, aucune trace de protons réfléchis par la petite lune n’a été trouvée, tandis qu’il est démontré que la sonde aurait clairement dû les voir si le signal détecté par MEX était réel. Cela remet en doute les observations passées de MEX, d'autant plus qu'un modèle de génération de protons dans l'atmosphère étendue de Mars a permis de montrer que MAVEN a observé des protons venant de Mars à chaque survol de Phobos. Il est donc très probable que MEX ait confondu des protons d'origine martienne avec des protons réfléchis par Phobos.

Suite aux observations de MEX et de MAVEN, le mystère des protons du vent solaire réfléchis par Phobos reste entier. À partir de 2024, la sonde japonaise MMX essaiera à nouveau de détecter ces protons pour caractériser le phénomène de réflexion sous-jacent. Cet article montre que cette observation sera extrêmement difficile et que les protons provenant de l'atmosphère de Mars constituent un bruit de fond important.

IRAP
Les protons du vent solaire arrivent selon les directions parallèles à la droite jaune et impactent le côté jour de Phobos. Au même moment, la sonde américaine MAVEN survole Phobos à moins de 130 kilomètres. L'instrument dédié à l'observation des ions est situé au bout du mât qui se termine par une grande boîte. Si la surface de Phobos réfléchit dans l'espace les protons du vent solaire comme la Lune, l'instrument ion de MAVEN était parfaitement placé pour les détecter. Cependant, aucune trace de ces protons réfléchis n'a été détectée par MAVEN.

©
CNRS / CDPP / Inetum.
  • 1IRAP/OMP - CNRS, CNES, UT3
  • 2Cependant, le signal collecté peut être un bruit instrumental ou une autre population de protons non identifiée.

Contact

Quentin Nénon
Chercheur CNRS à l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP/OMP - CNRS, CNES, UT3)
Nicolas André
Chercheur CNRS a l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP/OMP - CNRS / CNES / UT3 Paul Sabatier)
Aurélien Deniau
Etudiant ingénieur à l'ISAE-SUPAERO, stagiaire à l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP/OMP - CNRS, CNES, UT3)