Des chercheurs impliqués dans la mission spatiale JUICE de l’ESA

Après un lancement le 13 avril à 14h15 reporté pour cause d’orage, la sonde spatiale Jupiter Icy Moons Explorer, désignée par l’acronyme JUICE a finalement quitté la Terre au départ de Kourou en Guyane française grâce à la fusée Ariane 5 le 14 avril à 14h14 pour un voyage de 8 ans afin de rejoindre la 5^ème et la plus grosse planète de notre système solaire.  Elle doit approcher Jupiter en juillet 2031 puis étudier en les survolant à plusieurs reprises trois des quatre satellites galiléens — Callisto, Europe et Ganymède — avant de se placer en orbite autour de Ganymède en décembre 2034 pour une étude plus approfondie qui doit s'achever en septembre 2035. À la fin de sa mission dans une dizaine d’années, la sonde est programmée pour se crasher sur la surface de Ganymède. 

La sonde spatiale JUICE a une masse d'environ 5,1 tonnes et utilise des panneaux solaires pour produire son électricité. Elle emporte environ 285 kilogrammes d'instrumentation scientifique. Ceux-ci comprennent des spectromètres pour l'étude de la composition du sol et de l'atmosphère des lunes, une caméra et un altimètre pour réaliser une carte topographique de leur surface, un radar pour étudier les strates superficielles du sous-sol et notamment de la croûte de glace et des océans éventuels, une expérience de radio permettant de déduire la structure interne des astres, un magnétomètre et des instruments de mesures des champs et des particules pour déterminer les caractéristiques de l'environnement spatial.

En attendant l’arrivée de JUICE autour de Jupiter, Alexis Coyette simulera la rotation d’une série de modèles d’intérieur de Ganymède compatibles avec sa masse, son rayon et son moment d’inertie.  La comparaison des données modélisées et des données observées in situ par JUICE en 2034 permettra de déterminer les modèles qui correspondent le mieux à la réalité et d’ainsi contraindre l’intérieur de Ganymède. Verdict dans 10 ans !

En faisant tourner un œuf frais ou un œuf dur, nous avons déjà tous pu constater à quel point la structure interne d’un objet en rotation influence sa rotation. De la même façon, la rotation d’un corps céleste n’est pas la même s’il est entièrement solide ou comporte une couche liquide.  C’est le sur base de ce principe que JUICE nous permettra d’en savoir plus sur la structure interne des satellites de Jupiter.  Au cours de sa phase orbitale autour de Ganymède, JUICE va collecter des données concernant les variations dans la rotation de ce satellite. L’analyse de ces données permettra de déduire la structure interne de Ganymède.

Étant loin du Soleil, Ganymède est une lune glacée en surface.  Cependant, sous l’effet de la pression, on s’attend à ce que cette glace se transforme en eau liquide en-dessous d’une certaine profondeur. Ganymède contiendrait ainsi un océan global contenant plus d’eau liquide que sur Terre ! Or, qui dit eau liquide dit également vie potentielle. Il est donc possible qu’il y ait de la vie à l’intérieur de cet océan, tout comme il y en a dans les profondeurs des abysses de nos océans.

Ganymède est le plus gros satellite de notre système solaire et c’est aussi le seul satellite qui possède un champ magnétique propre.  Un champ magnétique est généré par le déplacement de particules chargées d’un noyau liquide d’un corps céleste suffisamment gros.  Si vie il y a à l’intérieur de l’océan global de Ganymède, la présence de ce champ magnétique aurait permis de la protéger des radiations du Soleil et de Jupiter comme c’est le cas également sur Terre.

Le pôle SPACE de l’Institut de recherche namurois naXys est impliqué dans la mission JUICE grâce à un financement BELSPO – Prodex de l’ESA (2023-2025).  Ce pôle de recherche traite de la modélisation de l'Univers, à différentes échelles : débris spatiaux, système solaire, systèmes extrasolaires, jusqu'aux structures à grande échelle de l'Univers. Au sein du - pôle, les chercheurs se concentrent sur les interactions non linéaires et la dynamique chaotique de ces objets physiques, à l’aide d’outils de la mécanique céleste et de la cosmologie.

Dans le cadre du contrat Prodex Planet Interior, les chercheurs de l’UNamur (Dr. Alexis Coyette, PI :  Pr. Anne-Sophie Libert), en partenariat avec l'Observatoire royal de Belgique (PI : Pr. Tim Van Hoolst) étudient les modèles d'intérieur et de rotation des lunes de Jupiter, Europe et Ganymède, dont la rotation sera analysée par JUICE.

Ce n’est pas le premier contrat BELSPO Prodex dans lequel l’UNamur est impliquée.  En 2018, la Professeure Anne Lemaître était impliquée dans le projet BepiColombo, la première mission européenne vers Mercure. Lancée le 20 octobre 2018, elle effectue actuellement un voyage de sept ans vers la planète tellurique la plus petite et la moins explorée de notre système solaire. Lorsqu'elle arrivera sur Mercure fin 2025, elle supportera des températures supérieures à 350 °C et recueillera des données au cours de sa mission nominale d'un an, avec une prolongation possible d'un an. La mission comprend deux engins spatiaux : l'orbiteur planétaire de Mercure (MPO) et l'orbiteur magnétosphérique de Mercure (Mio). BepiColombo est une mission conjointe de l'ESA et de l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA), exécutée sous la direction de l'ESA.  Dans le cadre du contrat BELSPO, l’équipe d’Anne Lemaître s’était concentrée sur la rotation de Mercure dans le but d’évaluer la structure du noyau et la composition de la planète.

Plus d'informations sur le projet BepiColombo ici

Du 3 au 7 juillet 2023, l’Institut naXys organise la conférence internationale Complex Planetary Systems II (CPSII), un Symposium de l’Union Astronomique Internationale ayant reçu le label Kavli pour son interdisciplinarité et qui accueillera 150 chercheurs internationaux, spécialistes des systèmes planétaires.