| Auteur(s) supplémentaire(s) | A. R. Poppe, M. O. Fillingim, L. M. Kistler, C. G. Mouikis, H. Rème, P. Garnier, P. Pinet, G. K. Parks |
| Institution(s) supplémentaire(s) | Space Sciences Laboratory / University of California (Berkeley, USA), Solar System Exploration Research Virtual Institute / NASA Ames Research Center (USA), University of New Hampshire (Durham, USA) |
Abstract | L’échappement d’ions lourds de l’ionosphère terrestre joue un rôle important, non seulement pour la dynamique de la magnétosphère, mais aussi pour l’évolution à long terme de la composition atmosphérique. En 2016 Poppe et al. [Geophys. Res. Lett.], grâce aux données des satellites ARTEMIS en orbite autour de la Lune, ont mis en évidence la présence de faisceaux d’ions lourds, d’origine terrestre, dans l’environnement lunaire. Ces observations ont été faites pendant le passage de la Lune à travers la queue de la magnétosphère terrestre et suite à une CME (éjection de masse coronale). Ici nous analysons des données de l’expérience de spectrométrie ionique CIS-CODIF, à bord des satellites Cluster, acquises dans la magnétosphère terrestre interne au dessus des calottes polaires. Des évènements ont été sélectionnés pendant des périodes de forte activité magnétosphérique, avec l’arrivée d’une CME, et aussi avec une configuration orbitale favorable entre les satellites Cluster, dans la magnétosphère terrestre interne, et les satellites ARTEMIS dans la queue de la magnétosphère terrestre. L’analyse montre la présence, dans les faisceaux d’ions en échappement au-dessus des calottes polaires, d’une série d’ions comprenant des ions atomiques O+ ainsi que des ions moléculaires d’environ 30 amu, qui pourraient inclure des ions N2+, NO+ ou O2+. Les flux des ions lourds en échappement, au-dessus de la calotte polaire terrestre, sont compatibles avec les flux des ions lourds mesurés par ARTEMIS dans l’environnement lunaire, et les délais d’observation sont cohérents avec les temps de transit des ions issus de simulations numériques des trajectoires de particules.
Ces observations montrent l’existence d’un chemin direct pour le plasma, qui remonte au dessus de l’ionosphère terrestre et qui est transporté et ensuite s’échappe le long de la queue magnétosphérique lointaine. Elles établissent ainsi, pour la première fois, un lien entre l’échappement ionosphérique terrestre et l’environnement lunaire. Elles montrent aussi que pendant les périodes de forte activité magnétosphérique l’échappement d’ions moléculaires constitue un mécanisme d’échappement supplémentaire (par rapport à celui des ions atomiques). La quantification de ces mécanismes d’échappement, et de leur dépendance au forçage solaire et magnétosphérique, est importante pour comprendre le rôle de ces ions dans la dynamique de la magnétosphère, ainsi que dans l’évolution à long terme de la composition atmosphérique, et en particulier du rapport N / O qui est essentiel pour l’habitabilité de la planète. Ces observations suggèrent aussi que le régolithe lunaire, exposé au «vent terrestre», peut avoir préservé des échantillons de l’atmosphère primordiale de la Terre.
|
