BepiColombo/Mio détecte les premières ondes électromagnétiques haute fréquence dans l’environnement de Mercure

Le satellite Mio de la JAXA, l’un des satellites de la mission BepiColombo, a été lancé en 2018 pour l’exploration de la magnétosphère de Mercure. Son insertion en orbite finale autour de la planète est prévue pour décembre 2025. Contrairement aux satellites Mariner 10 et MESSENGER qui avaient déjà exploré Mercure, Mio est équipé d'un ensemble d'instruments conçus pour étudier les ondes électromagnétiques dans l’environnement de Mercure et leur rôle dans l’accélération des particules chargéesKasaba, A., H. Kojima, M. Moncuquet, J.E. Wahlund, S. Yagitani, F. Sahraoui, P. Henri, T. Karlsson, Y. Kasahara, A. Kumamoto, K. Ishisaka, K. Issautier, G. Wattieaux, T. Imachi, S. Matsuda, J. Lichtenberger, H. Usui, Plasma Wave Investigation (PWI) Aboard BepiColombo Mio on the Trip to the First Measurement of Electric Fields, Electromagnetic Waves, and Radio Waves Around Mercury, Space science reviews , 216:65, 2020.. Avant cette date les satellites devront survoler plusieurs fois la Terre, Vénus et Mercure afin d’effectuer des manœuvres d'assistance gravitationnelle.

L’étude a été réalisée par une équipe franco-japonaise dont des scientifiques du CNRS-INSU (voir encadré), exploitant les données des magnétomètres à induction (DBSC et LF-SC) de Mio construits conjointement avec l’université de KanazawaYagitani, S., M. Ozaki, F. Sahraoui, L. Mirioni, M. Mansour, G. Chanteur, C. Coillot, S. Ruocco, V. Leray, M. Hikishima, D. Alison, O. Le Contel, H. Kojima, Y. Kasahara, Y. Kasaba, T. Sasaki, T. Yumoto, Y. Takeuchi, Measurements of magnetic field fluctuations for plasma wave investigation by the search coil magnetometers (SCM) onboard Bepicolombo Mio (Mercury Magnetospheric Orbiter), Space Science Reviews 216 (7), 1-26, 2020. . Les données acquises lors des survols de Mercure (en 2021 et 2022) ont permis de détecter les premières ondes électromagnétiques (dites chorus) autour de la planète. Ce type d’ondes, dont les fréquences sont proches de la fréquence de giration des électrons autour du champ magnétique, rend l’interaction entre les deux (ondes chorus et ondes de giration des électrons) efficace (phénomène de résonance), ce qui permet d’accélérer les électrons plus efficacement, d’où leur importance. 

Ce qui a surpris les chercheurs a été la localisation spatiale de ces ondes dans une région extrêmement limitée du côté jour de la magnétosphère. Cette localisation semble être fortement corrélée avec la courbure des lignes de champ magnétique due à la pression dynamique du vent solaire. Une étude théorique et numérique a montré que dans le côté jour l'énergie est transférée plus efficacement des électrons aux champs électromagnétiques, créant ainsi des conditions favorisant la génération d'ondes chorus.

Cette étude devrait permettre de mieux comprendre divers phénomènes énergétiques hermiens (aurores, précipitation des particules à la surface de la planète, …) et leur impact sur la dynamique à grande échelle de la magnétosphère. Des études plus poussées seront menées à partir de décembre 2025 une fois les instruments déployés après l’insertion des satellites dans leur orbite finale autour de Mercure.