28 Octobre 2014

Mission

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Objectifs Scientifiques

La mission JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) étudiera de façon détaillée Jupiter et son système dans toutes ses interactions et complexités, en mettant particulièrement l'accent sur Ganymède en tant que corps planétaire et habitat potentiel. Des études d'Europe et Callisto complèteront la comparaison des lunes galiléennes.

Jupiter est l'archétype des planètes géantes du Système Solaire et de nombreuses géantes gazeuses observées autour d'autres étoiles que le Soleil. L'étude des divers satellites galiléens - dont trois pourraient posséder un océan interne - est, de plus, essentielle pour comprendre l'habitabilité des mondes glacés.

Mieux connaître le système jovien et son histoire, depuis son origine jusqu'à l'émergence possible d'environnements propices à la vie, nous donnera une meilleure idée de la façon dont les planètes géantes et leurs satellites se forment et évoluent. Un éclairage nouveau pourra aussi être apporté sur les possibilités d'apparition de la vie dans les systèmes planétaires extra-solaires similaires à Jupiter.

La mission JUICE abordera deux thèmes du programme Cosmic Vision de l'ESA :

  • Quelles sont les conditions pour la formation de planètes et l'émergence de la vie ?
  • et Comment fonctionne le Système Solaire ?

 ESA
Une voie d'exploration : de la découverte des lunes joviennes
à la caractérisation de leurs potentiels océans internes par JUICE. Crédit : ESA

Océans internes - mondes habitables ?

L'objectif de JUICE est de caractériser les conditions ayant pu amener à l'émergence d'environnements habitables parmi les satellites joviens glacés, en mettant l'accent sur les trois lunes comportant un océan, Ganymède, Europe et Callisto. Ganymède est une cible privilégiée en tant que laboratoire naturel représentatif des mondes glacés, de leur évolution et potentiel d'habitabilité, mais aussi pour son rôle au sein du système des satellites galiléens et ses interactions magnétiques et plasma très particulières avec l'environnement jovien.

Les principaux objectifs scientifiques pour l'étude de Ganymède, et à une moindre échelle de Callisto, sont :

  • caractérisation des océans potentiels et détection de possibles réservoirs d'eau dans la croûte ;
  • cartographie, géologie, topographie et composition de la surface ;
  • étude des propriétés physiques des croûtes glacées ;
  • caractérisation de la distribution de masse interne, de la dynamique et de l'évolution couches internes ;
  • étude de l'exosphère ;
  • étude des champs magnétiques intrinsèque (Ganymède uniquement) et induit et de leurs interactions avec la magnétosphère jovienne.

Pour Europe, JUICE va effectuer uniquement deux survols au dessus de régions à fort intérêt pour l'exobiologie, la chimie, et la géologie. Sur ces zones, JUICE va :

  • déterminer la composition des matériaux qui ne sont pas de l'eau glacée ;
  • fournir les premiers sondages de la subsurface pour chercher des réservoirs d'eau liquide et déterminer l'épaisseur minimale de la croûte de glace au-dessus des régions récemment actives ;
  • voir si les mouvements tectoniques à la surface sont encore actifs ;
  • explorer de possibles sites d'atterrissage pour les futures missions.

 M. Carroll
Vue d'artiste du satellite JUICE dans le système jovien et en orbite autour de Ganymède.
L'illustration montre Jupiter et ses plus grosses lunes :
Ganymède, Europe, Io et Callisto.
Crédit : ESA ; Artiste : M. Carroll

Le système de Jupiter en tant qu'archétype pour les géantes gazeuses

La mission se concentrera aussi sur la caractérisation de la diversité des processus dans le système de Jupiter pouvant être nécessaire à la présence d'un environnement stable autour de Ganymède, Europe et Callisto à l'échelle des temps géologiques.

Les études de l'atmosphère jovienne concerneront essentiellement sa structure, sa dynamique et sa composition. La circulation, la météorologie, la chimie et la structure de Jupiter seront étudiées depuis le sommet des nuages jusqu'à la thermosphère. Ces observations se feront sur une durée suffisante et une couverture latitudinale assez large afin d'étudier les systèmes météorologiques en évolution et les mécanismes de transfert d'énergie et de matière entre les différentes couches.

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Objectifs scientifiques de JUICE pour l'atmosphère jovienne. Crédit : ESA

L'étude de la magnétosphère jovienne inclura une étude des propriétés en trois dimensions du magnétodisque, et une observation approfondie des processus de couplage dans la magnétosphère, l'ionosphère et la thermosphère. Les aurores et les émissions radio, ainsi que leurs réponses au vent solaire, seront analysées.

Dans le système de satellites de Jupiter, JUICE étudiera aussi les interactions des lunes avec la magnétosphère, le couplage gravitationnel et l'évolution à long terme des marées des satellites galiléens.

 ESA
Les interactions complexes dans le système jovien feront partie
des études faites par JUICE. Crédit : ESA

Mission

JUICE sera lancé en juin 2022 par un lanceur Ariane 5 et, utilisant une trajectoire balistique avec des assistances gravitationnelles de Vénus ainsi que de la Terre, arrivera vers Jupiter en janvier 2030. L'insertion en orbite autour de Jupiter (Jupiter Orbit Insertion : JOI) sera le début d'une phase d'étude du système de Jupiter (la planète, sa magnétosphère, Europe, Callisto) qui durera 2,5 ans, et qui sera suivie par une phase de huit mois en orbite autour de Ganymède (Ganymede Orbit Insertion : GOI). Autour de Ganymède, des phases en orbites elliptiques et circulaires d'observations scientifiques sont programmées afin de répondre à tous les objectifs de la mission. Les principaux points des phases scientifiques incluent :

  • Phase de croisière et transfert en orbite jovienne (7,6 ans)
  • Phase équatoriale Jupiter / Transfert vers Callisto (11 mois) ; structure, composition, et dynamique de l'atmosphère jovienne. Magnétosphère jovienne en tant que rotateur magnétique rapide et accélérateur géant. Observations de loin du système jovien intérieur.
  • Survols d'Europe (36 jours) ; composition de cibles sélectionnées en mettant l'accent sur les composants non-glacés. Géologie et sous-surface des zones les plus actives. Environnement plasma local.
  • Reduction de la Vinf / phase de haute latitude de Jupiter avec observations de Callisto (260 jours) ; atmosphère de Jupiter aux hautes latitudes, plasma et champs hors du plan équatorial, structure interne, surface et exosphère de Callisto. Observations de loin de Ganymède, Europe, Io et des petites lunes.
  • Phase équatoriale de Jupiter / Transfert vers Ganymède (11 mois) ; interactions du champ magnétique de Ganymède avec celui de Jupiter, atmosphère et magnétosphère joviennes.
  • Orbite elliptique autour de Ganymède (30 jours) ; cartographie géologique globale. Recherche d'activité passée et présente. Cartographie de la composition globale. Environnement plasma local et ses interactions avec la magnétosphère jovienne.
  • Orbite circulaire à haute altitude (5000 km) autour de Ganymède (90 jours)
  • Orbite elliptique autour de Ganymède (30 jours)
  • Orbite circulaire à moyenne altitude (500 km) autour de Ganymède (102 jours) : extension de l'océan et ses relation avec l'intérieur profond. Structure de la coque de glace incluant la distribution de l'eau de sous-surface. Géologie, composition et évolution de cibles sélectionnées à très haute résolution. Topographie globale, environnement, plasma local. Puits et sources de l'ionosphère et de l'exosphère. Intérieur profond.
  • Orbite circulaire à basse altitude (200 km) autour de Ganymède (30 jours)
  • Fin de la mission nominale après environ 11 années.