La Lune volcanique de Jupiter : Plongée dans les énigmes ardentes d'Io avec Hubble et Webb

L'Institut de recherche Southwest dirigera un projet d'envergure de l'Institut des sciences du télescope spatial utilisant les télescopes Hubble et James Webb pour étudier à distance Io lors de survols complémentaires de la lune de Jupiter par la sonde Juno de la NASA. Les prochains survols de Juno offrent une excellente occasion de combiner des mesures in situ intensives avec des observations à distance basées sur la terre pour comprendre les contributions volcaniques de Io à l'environnement plasma autour de Jupiter. Crédit : SwRI/John Spencer

Les données de télédétection compléteront les observations in situ de la sonde Juno.

L'Institut des sciences du télescope spatial a récemment confié à l'Institut de recherche Southwest (SwRI) un gros projet visant à utiliser les télescopes Hubble et James Webb pour étudier à distance Io, l'objet volcaniquement le plus actif du système solaire. Cette étude complétera les prochains survols de la lune de Jupiter par la sonde Juno de la NASA et apportera des éclaircissements sur les contributions de Io à l'environnement plasma autour de Jupiter. Les grands projets Hubble demandent 75 orbites ou plus ; ce projet collectera des données lors de 122 orbites, ce qui correspond à la manière dont le temps du télescope Hubble est alloué.

"Le moment de ce projet est critique. Au cours de l'année à venir, Juno croisera la route de Io à plusieurs reprises, offrant des occasions rares de combiner des observations in situ et à distance de ce système complexe", a déclaré le Dr Kurt Retherford de SwRI, chercheur principal de la campagne, utilisant en grande partie 4,7 % du temps disponible pour les observations du télescope Hubble lors de ce cycle et complétées par 4,8 heures d'observation du télescope Webb. "Nous espérons obtenir de nouvelles informations sur le volcanisme spectaculaire de Io, les interactions plasma-lune et les populations de gaz neutre et de plasma qui se propagent à travers la vaste magnétosphère de Jupiter et déclenchent des émissions aurorales intenses de Jupiter."

SwRI dirige une étude visant à comprendre comment Io, l'objet le plus volcanique de notre système solaire, contribue à la plasmasphère de Jupiter. L'instrument JIRAM de Juno prend des images des points chauds de Io, des données qui seront complétées par les ensembles de données des télescopes Hubble et Webb. Crédit : NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

L'atmosphère en échappement de Io est la source dominante de matériau dans la magnétosphère jovienne, une vaste bulle de particules chargées qui tourbillonnent autour du géant gazeux. Cependant, la connexion entre les volcans, les volatils de surface, l'atmosphère et l'interaction plasma magnétosphérique avec les nuages neutres étendus de Io, le torus plasma de Io (IPT) et l'ionosphère de Jupiter reste difficile à quantifier et à comprendre.

"Les couplages entre les processus variables dans le temps sont essentiels pour comprendre le système de Jupiter dans son ensemble", a déclaré le Dr Fran Bagenal, co-chercheur principal du projet de l'Université du Colorado à Boulder. "Par exemple, quelle quantité de soufre est transportée de Io à la surface d'Europe ? Comment les caractéristiques aurorales de Io se comparent-elles aux aurores boréales sur Terre et à celles de Jupiter ?"

Io, la plus grande lune interne de Jupiter, fournit la plupart des particules chargées dans la magnétosphère de la planète. L'IPT est un nuage en forme de donut d'ions et d'électrons entourant Jupiter, créé lorsque les gaz atmosphériques s'échappant de Io sont ionisés. Les électrons entrent en collision avec les ions, qui absorbent l'énergie des collisions et la libèrent sous forme de lumière ultraviolette, qui peut être détectée par les télescopes.

"La plupart de ces matériaux n'échappent pas directement des volcans, mais sont plutôt associés à la sublimation du givre de dioxyde de soufre de la surface exposée au soleil de Io", a déclaré le Dr Katherine de Kleer de Caltech, une autre co-chercheuse avec une expertise dans l'analyse des données de James Webb. "L'interaction entre l'atmosphère de Io et le plasma environnant fournit le mécanisme d'évasion des gaz libérés depuis la surface gelée de la lune."

La mission principale de Juno a étudié l'intérieur, la magnétosphère et l'aurore de Jupiter, tandis que sa mission prolongée comprend des survols des lunes galiléennes. Les survols de Io par Juno le 30 décembre 2023 et le 1er février 2024 sont particulièrement proches. Quelques autres survols plus éloignés auront lieu, avec l'événement du 20 septembre 2024 observable par Hubble et Webb. Alors que les missions Europa Clipper et Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) sont prévues pour arriver à Jupiter en 2029-2031, aucune de ces missions ne survolera Io. Une autre opportunité de mener ce type de recherche ne serait pas possible avant les années 2030.

"La possibilité d'une approche holistique des recherches sur Io n'était plus disponible depuis une série de survols de la sonde Galileo en 1999-2000, soutenue par Hubble avec une campagne prolifique de 30 orbites", a déclaré Retherford. "La combinaison des mesures in situ intensives de Juno avec nos observations de télédétection fera sans aucun doute progresser notre compréhension du rôle de Io dans la génération de phénomènes couplés dans le système de Jupiter."