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Revisitant des données de Voyager 2 vieilles de plusieurs décennies, les scientifiques découvrent un autre secret sur Uranus

Revisitant des données de Voyager 2 vieilles de plusieurs décennies, les scientifiques découvrent un autre secret sur Uranus

Voyager 2 a pris cette image à l'approche de la planète Uranus le 14 janvier 1986. La couleur bleuâtre trouble de la planète est due au méthane dans son atmosphère, qui absorbe les longueurs d'onde rouges de la lumière. Crédit: NASA / JPL-Caltech

Huit ans et demi après son grand tour du système solaire, le vaisseau spatial Voyager 2 de la NASA était prêt pour une autre rencontre. C'était le 24 janvier 1986, et bientôt il rencontrerait la septième planète mystérieuse, Uranus glacial.


Au cours des prochaines heures, Voyager 2 a volé à moins de 50600 milles (81 433 kilomètres) des sommets des nuages ​​d'Uranus, collectant des données qui ont révélé deux nouveaux anneaux, 11 nouvelles lunes et des températures inférieures à moins 353 degrés Fahrenheit (moins 214 degrés Celsius). L'ensemble de données est toujours la seule mesure de près que nous ayons jamais faite de la planète.

Trois décennies plus tard, les scientifiques réinspectant ces données ont trouvé un autre secret.

À l'insu de toute la communauté de la physique spatiale, il y a 34 ans, Voyager 2 a volé à travers un plasmoïde, une bulle magnétique géante qui pourrait avoir propulsé l'atmosphère d'Uranus dans l'espace. La constatation, rapportée dans Lettres de recherche géophysique, soulève de nouvelles questions sur l'environnement magnétique unique de la planète.

Un excentrique magnétique bancal

Des atmosphères planétaires partout dans le système solaire fuient dans l'espace. L'hydrogène jaillit de Vénus pour rejoindre le vent solaire, le flux continu de particules s'échappant du soleil. Jupiter et Saturne éjectent des globes de leur air chargé électriquement. Même l'atmosphère terrestre fuit. (Ne vous inquiétez pas, cela durera encore un milliard d'années.)

Les effets sont minimes sur les échelles de temps des humains, mais s'ils sont assez longs, une fuite atmosphérique peut modifier fondamentalement le destin d'une planète. Pour un exemple concret, regardez Mars.

"Mars était une planète humide avec une atmosphère épaisse", a déclaré Gina DiBraccio, physicienne de l'espace au Goddard Space Flight Center de la NASA et scientifique de projet pour Mars Atmosphere and Volatile Evolution, ou mission MAVEN. "Elle a évolué au fil du temps" – 4 milliards d'années de fuite dans l'espace – "pour devenir la planète sèche que nous voyons aujourd'hui."

Revisitant des données de Voyager 2 vieilles de plusieurs décennies, les scientifiques découvrent un autre secret sur Uranus

GIF animé montrant le champ magnétique d'Uranus. La flèche jaune pointe vers le Soleil, la flèche bleu clair marque l'axe magnétique d'Uranus et la flèche bleu foncé marque l'axe de rotation d'Uranus. Crédit: NASA / Scientific Visualization Studio / Tom Bridgman

L'évasion atmosphérique est entraînée par le champ magnétique d'une planète, qui peut à la fois aider et entraver le processus. Les scientifiques croient que les champs magnétiques peuvent protéger une planète, repoussant les explosions qui décapent l'atmosphère du vent solaire. Mais ils peuvent également créer des opportunités d'évasion, comme les globes géants détachés de Saturne et de Jupiter lorsque les lignes de champ magnétique s'emmêlent. Quoi qu'il en soit, pour comprendre comment les atmosphères changent, les scientifiques accordent une attention particulière au magnétisme.

C'est une raison de plus pour laquelle Uranus est un tel mystère. Le survol de Voyager 2 en 1986 a révélé à quel point la planète était magnétiquement étrange.

"La structure, la façon dont elle se déplace …", a déclaré DiBraccio, "Uranus est vraiment tout seul."

Contrairement à toute autre planète de notre système solaire, Uranus tourne presque parfaitement sur le côté – comme un cochon sur un rôti à la broche – accomplissant un roulement de baril toutes les 17 heures. Son axe de champ magnétique pointe à 60 degrés de cet axe de rotation, de sorte que la planète tourne, sa magnétosphère – l'espace creusé par son champ magnétique – vacille comme un ballon de football mal lancé. Les scientifiques ne savent toujours pas comment le modéliser.

Cette bizarrerie a attiré DiBraccio et son co-auteur Dan Gershman, un collègue physicien spatial Goddard, au projet. Tous deux faisaient partie d'une équipe élaborant des plans pour une nouvelle mission auprès des «  géants des glaces '' Uranus et Neptune, et ils cherchaient des mystères à résoudre. L'étrange champ magnétique d'Uranus, mesuré pour la dernière fois il y a plus de 30 ans, semblait être un bon point de départ.

Ils ont donc téléchargé les lectures du magnétomètre de Voyager 2, qui ont surveillé la force et la direction des champs magnétiques près d'Uranus au fur et à mesure que le vaisseau spatial passait. Sans aucune idée de ce qu'ils trouveraient, ils ont zoomé plus près que les études précédentes, traçant un nouveau point de données toutes les 1,92 secondes. Des lignes douces ont cédé la place à des pointes et des creux déchiquetés. Et c'est alors qu'ils l'ont vu: un minuscule zigzag avec une grande histoire.

"Pensez-vous que cela pourrait être … un plasmoïde?" Demanda Gershman à DiBraccio, apercevant le gribouillis.

Peu connus au moment du survol de Voyager 2, les plasmoïdes sont depuis reconnus comme un moyen important pour les planètes de perdre de la masse. Ces bulles géantes de plasma, ou de gaz électrifié, se détachent de l'extrémité de la magnéto-queue d'une planète – la partie de son champ magnétique renvoyée par le Soleil comme une manche à air. Avec suffisamment de temps, les plasmoïdes qui s'échappent peuvent drainer les ions de l'atmosphère d'une planète, modifiant fondamentalement sa composition. Ils avaient été observés sur Terre et sur d'autres planètes, mais personne n'avait encore détecté de plasmoïdes à Uranus.

DiBraccio a exécuté les données via son pipeline de traitement et les résultats sont revenus nets. "Je pense que oui", a-t-elle déclaré.

Revisitant des données de Voyager 2 vieilles de plusieurs décennies, les scientifiques découvrent un autre secret sur Uranus

Données magnétométriques du survol d'Uranus en 1986 par Voyager 2. La ligne rouge montre les données moyennes sur des périodes de 8 minutes, une cadence temporelle utilisée par plusieurs études précédentes de Voyager 2. En noir, les mêmes données sont tracées à une résolution temporelle plus élevée de 1,92 seconde, révélant la signature en zigzag d'un plasmoïde. Crédit: NASA / Dan Gershman

La bulle s'échappe

Le plasmoïde DiBraccio et Gershman ont trouvé occupé à peine 60 secondes du vol de 45 heures de Voyager 2 par Uranus. Il est apparu comme un saut rapide dans les données du magnétomètre. "Mais si vous le représentiez en 3D, cela ressemblerait à un cylindre", a déclaré Gershman.

En comparant leurs résultats aux plasmoïdes observés à Jupiter, Saturne et Mercure, ils ont estimé une forme cylindrique d'au moins 127 000 milles (204 000 kilomètres) de long et jusqu'à environ 250 000 milles (400 000 kilomètres) de diamètre. Comme tous les plasmoïdes planétaires, il était plein de particules chargées, principalement de l'hydrogène ionisé, selon les auteurs.

Des lectures à l'intérieur du plasmoïde – alors que Voyager 2 le traversait – ont fait allusion à ses origines. Alors que certains plasmoïdes ont un champ magnétique interne tordu, DiBraccio et Gershman ont observé des boucles magnétiques lisses et fermées. De tels plasmoïdes en forme de boucle se forment généralement lorsqu'une planète en rotation lance des morceaux de son atmosphère dans l'espace. "Les forces centrifuges prennent le relais, et le plasmoïde pince", a déclaré Gershman. Selon leurs estimations, des plasmoïdes comme celui-là pourraient représenter entre 15 et 55% de la perte de masse atmosphérique à Uranus, une proportion plus importante que Jupiter ou Saturne. C'est peut-être la façon dominante dont Uranus rejette son atmosphère dans l'espace.

Comment l'échappement de plasmoïdes a-t-il changé Uranus au fil du temps? Avec un seul ensemble d'observations, c'est difficile à dire.

"Imaginez si un vaisseau spatial venait de traverser cette pièce et essayait de caractériser la Terre entière", a expliqué DiBraccio. "De toute évidence, cela ne vous montrera rien sur la nature du Sahara ou de l'Antarctique."

Mais les résultats aident à focaliser de nouvelles questions sur la planète. Le mystère restant fait partie du tirage au sort. "C'est pourquoi j'aime la science planétaire", a déclaré DiBraccio. "Tu vas toujours dans un endroit que tu ne connais pas vraiment."


À quoi ressemble Uranus?


Plus d'information:
Gina A. DiBraccio et coll. Contraintes de Voyager 2 sur le transport à base de plasmoïdes à Uranus, Lettres de recherche géophysique (2019). DOI: 10.1029 / 2019GL083909

Fourni par
Centre de vol spatial Goddard de la NASA

Citation:
                                                 Revisitant des données de Voyager 2 vieilles de plusieurs décennies, les scientifiques découvrent un autre secret sur Uranus (2020, 26 mars)
                                                 récupéré le 27 mars 2020
                                                 depuis https://phys.org/news/2020-03-revisiting-decades-old-voyager-scientists-secret.html

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