Cassini montre l'ubiquité des nano poussières interplanétaires
Publié par Adrien le 13/04/2015 à 00:00
Source: Observatoire de Paris
Une équipe internationale, menée par des chercheurs de l'Observatoire de Paris, a mesuré pour la première fois la distribution de nanoparticules dans le milieu interplanétaire entre la Terre et Jupiter. Ce résultat confirme leur origine près du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une...) et leur éjection vers l'extérieur à plusieurs centaines de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.) par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une...), comme prédit par les modèles de dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :).

Les nanoparticules sont intermédiaires entre les ions moléculaires et les grains de poussière. Elles ont été découvertes dans le vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont éjectés de la haute atmosphère du Soleil. Pour les étoiles autres que le Soleil, on parle généralement de vent stellaire.) à 1 Unité Astronomique (L’unité astronomique (symbole ua) correspond approximativement à la longueur du demi-grand axe de l’orbite terrestre. Historiquement, les mesures astronomiques se résumaient à des mesures géométriques,...) (1 AU représente la distance entre la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus...) et le Soleil) du Soleil par les sondes STEREO (Stereo (Solar TErrestrial RElations Observatory) est une mission spatiale de la NASA réalisée dans le cadre du programme international d'étude des relations Soleil-Terre (Solar...) en 2009. Leur petite taille leur confère des propriétés singulières. Comme une proportion importante de leurs atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement constitué d'un...) est située à leur surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...), elles interagissent de façon privilégiée avec le milieu ambiant. Et leur charge électrique (La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui respecte le principe de conservation.) est suffisamment grande pour que leur mouvement soit gouverné par les forces électromagnétiques, ce qui permet leur accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur...) par le vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à...) solaire magnétisé jusqu'à presque 400 km/s.Lorsqu'une de ces nanoparticules rencontre un obstacle comme une sonde spatiale (Une sonde spatiale est un vaisseau spatial non habité envoyé par l'homme pour étudier à plus ou moins grande distance les corps célestes se trouvant dans le système solaire (planète,...), l'impact produit un micro-cratère dont la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...) se vaporise et s'ionise, créant un nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il reçoit, de la nature, de la...) de plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait les grandes...) en expansion (Figure 1).


Figure 1. Principe de la détection de poussières rapides par un instrument radio à bord d'une sonde spatiale (crédit: Meyer-Vernet et al. 2010, DOI: 10.1063/1.3395912)

Ces charges électriques produisent un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont...) qui peut être détecté par un récepteur radio (Un récepteur radio (poste de radio, transistor, tuner, ...) est un appareil électronique destiné à recevoir les ondes électromagnétiques (anciennement appelées radioélectriques)...) connecté à des antennes électriques (Figure 2).


Figure 2. . Impulsions de champ électrique mesurées par une antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) électrique de l'instrument RPWS sur la sonde Cassini (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence spatiale italienne (ASI). Son objectif est...) à environ 1.5 Unités Astronomiques du soleil (crédit: Schippers et al 2015, ApJ sous presse)

L'analyse des spectres de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) des signaux mesurés à différentes distances du Soleil a permis de déterminer la décroissance du flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé dans les domaines...) de nano poussières avec la distance au Soleil (Figure 3).


Figure 3. Flux de nano poussières mesuré par l'instrument RPWS/HFR à bord de la sonde Cassini entre les orbites de la Terre et de Jupiter. Pour comparaison, les symboles en couleur vers 5 UA représentent des mesures faites précédemment près de Jupiter (crédit: Schippers et al 2015, ApJ sous presse)

Ce flux est en accord avec une production de nano poussières près du Soleil et une accélération par le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) électrique de convection (La convection est un mode de transfert de chaleur où celle-ci est advectée (transportée-conduite, mais ces termes sont en fait impropres) par au moins un fluide. Ainsi durant la...) du vent solaire magnétisé jusqu'à des vitesses d'environ 400 km/s, comme prédit par les modèles de dynamique. Il dépasse de plusieurs ordres de grandeur le flux de nano poussières éjectées par la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la...) Jupiter dès qu'on s'en éloigne suffisamment.
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