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

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 scientifiques – dont certains sont rattachés à un laboratoire CNRS-INSU – a essayé de caractériser celui-ci à un autre corps céleste : la petite lune Phobos qui orbite autour de la planète Mars.

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 lune1. 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 trouvé, 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. A partir de 2024, la sonde japonaise MMX essaiera à nouveau de détecter ces protons pour caractériser le phénomène de réflexion sous-jacent. Notre article montre que cette observation sera extrêmement difficile et que les protons provenant de l’atmosphère de Mars constitue un bruit de fond important.

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.

Publication

MAVEN Proton Observations Near the Martian Moon Phobos: Does Phobos Backscatter Solar Wind Protons?, A. Deniau, Q. Nénon, N. André, C. Mazelle, A. Rahmati, C. M. Fowler, A. R. Poppe, J. P. McFadden, J. S. Halekas, E. Penou, Geophysical Research Letters, 2022. DOI:10.1029/2022GL101014


Contacts

  • Quentin Nenon, chercheur CNRS à l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP). Mail : quentin.nenon@irap.omp.eu
  • Nicolas André, chercheur CNRS à l’institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP). Mail : nicolas.andre@irap.omp.eu
  • Aurélien Deniau, étudiant ingénieur à l’ISAE-SUPAERO, stagiaire à l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP). Mail : Aurelien.DENIAU@student.isae-supaero.fr

Notes

1 Cependant, le signal collecté peut être un bruit instrumental ou une autre population de protons non identifiée.

Source CNRS INSU

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