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Un nouveau paysage magnétosphérique révélé par la sonde BepiColombo/Mio

En juin 2023, la sonde BepiColombo a survolé Mercure à 235 km de sa surface. Une équipe de recherche, coordonnée par Lina Hadid, chercheuse au Laboratoire de Physique des Plasmas, a analysé les données et découvert la présence d'hydrogène énergétique près de Mercure, suggérant un courant annulaire. Ces observations publiées dans Nature communications Physics promettent de nouvelles découvertes après l’insertion orbitale en 2026.

À part les géantes gazeuses, seules la Terre et Mercure ont un champ magnétique intrinsèque. Bien que celui de Mercure soit plus faible que celui de la Terre, il est assez puissant pour dévier le vent solaire et former une magnétosphère. Comme sur Terre, mais à une échelle temporelle plus rapide, la magnétosphère de Mercure est le siège de processus fondamentaux entraînant des reconfigurations rapides, libérant plasma et énergie. La circulation des ions joue un rôle central dans ces dynamiques et la structuration de la magnétosphère.

En juin 2023, la sonde BepiColombo a réalisé son troisième survol de Mercure, passant à environ 235 km de la surface. Plusieurs instruments du satellite magnétosphérique Mio ont collecté des données uniques sur l’environnement de Mercure. Parmi eux, le spectromètre de masse ionique MSA conçu par le Laboratoire de Physique des Plasmas  (avec l’institut Max-Planck de recherche sur le Système solaire (MPS), le Institute of Computer and Network Engineering (IDA) et l'Institut des sciences spatiales et astronautiques japonais (ISAS)), l’analyseur d’ions MIA développé par ISAS-JAXA et les analyseurs d’électrons MEA fournis par l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), ont fourni une vue d'ensemble de la structure et de la composition ionique de la magnétosphère de Mercure.

Une équipe de recherche, incluant des scientifiques de la faculté, a analysé les données recueillies par MSA, MIA et MEA lors de ce survol. Ils ont identifié une couche frontière à basse latitude sur le flanc soir, présentant une signature énergie-temps semblable à celle du manteau magnétosphérique. De plus, pour la première fois, MSA et MIA ont révélé la présence d'hydrogène énergétique (> 10 keV/e) proche de la planète sur des lignes de champ magnétique fermées. Des simulations numériques suggèrent que ces ions sont probablement piégés près de Mercure, formant un courant annulaire. MEA a également détecté des électrons d’environ 1 keV dans cette région. Grâce à la large gamme d’énergie des instruments et à la haute résolution du MSA, des ions planétaires froids (O+ et Na+, < 100 eV/e) ont pu être identifiés pour la première fois.

Ces découvertes offrent de nouvelles perspectives sur la dynamique de la magnétosphère de Mercure. Des études approfondies sont prévues après l’insertion orbitale de BepiColombo autour de Mercure, prévue pour Novembre 2026.