Bienvenue aux journées scientifiques Juno/JUICE Le système couplé magnétosphère/ionosphère/thermosphère de Jupiter IRAP, 13 et 14 octobre 2015 Une organisation.

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1 Bienvenue aux journées scientifiques Juno/JUICE Le système couplé magnétosphère/ionosphère/thermosphère de Jupiter IRAP, 13 et 14 octobre 2015 Une organisation conjointe IRAP/LESIA

2 Introduction à l’étude multi-instruments du couplage magnétosphère/ionosphère/thermosphère à Jupiter Michel Blanc IRAP Journées scientifiques couplage M/I/T à Jupiter, IRAP-LESIA, 13 et 14 octobre 2015Journées scientifiques couplage M/I/T à Jupiter, IRAP-LESIA, 13 et 14 octobre 2015

3 LE SYSTÈME A ÉTUDIER - Un système binaire: Io-Jupiter - un disque circumplanétaire Le couplage électrodynamique planète/disque circumplanétaire est réalisé par des boucles de courant connectant le magnétodisque au conducteur ionosphérique via les lignes de force magnétiques

4 Région C: Ionosphère et thermosphère aurorales Région B: Lignes de force aurorales Région A: Couche de plasma/ magnétodisque LES BOUCLES DE COUPLAGE ELECTRODYNAMIQUE ET LES TROIS RÉGIONS À ÉTUDIER

5 L’OUTIL D’ETUDE 1 – UNE ORBITE IDÉALEMENT ADAPTÉE … en synergie avec Cassini Proximal

6 X and Ka Band Gravity Science (JPL/ASI) Microwave Radiometers— MWR (JPL) Visible Camera - JunoCam (Malin) Magnetometer— MAG/ASC (GSFC/DTU) Energetic Particle Detectors—JEDI(APL) Jovian Auroral Distributions — JADE (SwRI) Waves (U of Iowa) UV Spectrograph— UVS (SwRI) IR Camera/Spectrometer –JIRAM (ASI) L’OUTIL D’ETUDE 2 – UNE INSTRUMENTATION MAGNÉTOSPHÉRIQUE COMPLÈTE

7 LA REGION A: LE MAGNÉTODISQUE Courant radial: fonction du transport radial net dans le disque, qui s’organise à une variété d’échelles: – Grande échelle (Louarn) – Méso-échelle (André) – Autres? OBJECTIF: caractériser le transport radial de matière à toutes les échelles et faire le bilan net… MOYENS: analyse conjointe de densité, température, champ magnétique, particules énergétiques et ondes (analyse synoptique multi-instruments) à différentes distances radiales dans le disque. L’instabilité d’échange vue par Cassini (André et al., 2007)

8 LA RÉGION B: LIGNES DE FORCE AURORALES OBJECTIFS: - caractériser les structures d’accélération aurorales à toutes les échelles; - faire le lien avec Jpar, Vpar et émissions radio; MOYENS: - analyse synoptique multi-instruments - restitution de la conjugaison avec les formes aurorales et le niveau ionosphérique. Une cavité aurorale observée par FAST (Terre), Chaston et al., 2006)

9 LA RÉGION C: IONOSPHÈRE ET THERMOSPHÈRE AURORALES CARTOGRAPHIE 2-D: Courants électriques parallèles Flux de particules précipitantes Dépots d’énergie associés MODELISATION 3-D: Conductivités ionosphériques Modèle d’ionosphère (IPIM) Modèle du couplage thermosphère-ionosphère et circulation générale (MTIGCM)

10 Région C: Dépôt d’énergie auroral Fermeture ionosphérique des courants parallèles Réponse dynamique de la thermosphère au chauffage Bilan du moment angulaire Région B: Structure spatiale des régions de courant et d’accélération Courant parallèle net Caractéristique courant-tension des lignes de force aurorales Région A: Transport radial du plasma Courant radial Transfert net de moment angulaire au disque SYNTHÈSE: ANALYSE GLOBALE DU SYSTÈME

11 Motivations et objectifs de l’atelier couplage M/I/T Préparer la participation de nos laboratoires à l’exploration approfondie du système couplé magnétosphère/ionosphère/thermosphère de Jupiter par Juno puis JUICE Mobiliser à cette fin l’ensemble des compétences et outils disponibles: 5 composantes clés – Développements instrumentaux et analyse des données – Théorie – Modélisation (avec un effort particulier d’adaptation des modèles terrestres à Jupiter) – Développement au CDPP des outils d’analyse des données multi-instruments et multi-missions – Synergies avec d’autres missions d’observation de Jupiter (Hisaki, HST, …) Consolider et approfondir à l’occasion de cette journée les collaborations IRAP-LESIA sur ce thème

12 Format de l’atelier Une introduction aux instruments et aux missions Trois sessions thématiques traitant des trois régions-clés A, B et C Une session pour identifier les outils nécessaires (en particulier au CDPP) Un débat final pour dégager: – Un bilan scientifique, dont points forts et points faibles – CDPP et Europlanet: les outils disponibles et les développements nécessaires – Les efforts de modélisation : moyens nécessaires et priorités – Les perspectives et les modalités d’une collaboration renforcée entre IRAP, LESIA et DESP-ONERA – … et de son ouverture à d’autres laboratoires.

13 DIAPOS SUPPLÉMENTAIRES

14 LA CHARGE UTILE DE JUNO

15 Les développements nécessaires au CDPP -Mise en place d’une base de données « plasma » JUNO dans AMDA -Mise à disposition du modèle de propagation de vent solaire (C. Tao) -Mise à disposition des données: -Dans AMDA pour le tracé des données -Dans 3DView pour la représentation 3-D -Calcul des modèles de champ magnétique le long de l’orbite de JUNO -Connexion entre les données in situ et les données d’émissions aurorales (coll. LESIA) via les lignes de force magnétiques -Comparaisons données/modèles via AMDA, 3DView et les projections aurorales CE CAHIER DES CHARGES SERA AFFINÉ DANS LA PREMIÈRE PHASE DE L’ÉTUDE (été-automne 2015)

16 ECHEANCIER PROJET Phase 1: avril à décembre 2015 – Identification des adaptations des outils du CDPP à Juno – Choix des modèles et des données « annexes » à interfacer avec le CDPP – Séminaire de synthèse Phase 2: janvier à septembre 2016 – Adaptation des outils et modèles à l’exploitation de Juno Phase 3: Octobre 2016 à mars 2017 – Test des outils sur les premières données de Juno et validation Phase 4: 2017-2018 – exploitation scientifique MISSION Croisière: janvier-juin 2016 – Etude du vent solaire – Campagne coordonnée HST/EXCEED/JUNO: relations vent solaire-aurores Insertion orbitale et capture: juillet à octobre 2016 Etude de la magnétosphère externe coté aube 33 Orbites polaires: Octobre 2016 à octobre 2017 Orbite de référence pour l’étude approfondie des régions A/B/C