Du 19 au 21 août 2024, la sonde JUICE a effectué un survol Terre-Lune. Ses 10 instruments ont alors été allumés pour effectuer des opérations d’étalonnage et des mesures scientifiques. Parmi ceux-ci, le radiotélescope SWI (Submillimetre Wave Instrument), dédié à l'étude de la stratosphère de Jupiter.
Si on évoque SWI un an après ce survol, c'est parce que l'instrument vient de livrer ses observations de la Terre. Et la bonne nouvelle, c'est que les premiers résultats confirment la bonne santé et la sensibilité du radiotéléscope ! Le survol Lune-Terre de JUICE et les observations détaillées de notre planète bleue ont servi de test grandeur nature pour la mission, l'observation de Jupiter et trois de ses lunes glacées.
Étudier l'atmosphère de Jupiter et de ses lunes
SWI, radiotélescope submillimétrique dont la France a contribué au développement (lire encadré), a pour objectif final d’analyser les atmosphères de Jupiter et de ses lunes. L’objectif est de détecter des signaux extrêmement faibles émis par des molécules en mouvement présentes dans les vents de haute altitude de Jupiter, puis dans les glaces de Ganymède et d’Europe.
Les bandes de fréquences auxquelles l'instrument est sensible permettent de mieux connaître les molécules qui composent les atmosphères planétaires. La très haute résolution spectrale de l'instrument lui permet en outre d'étudier les températures, ainsi que la vitesse des vents qui soufflent aux altitudes sondées. L'instrument enregistre également l'émission thermique des surfaces des corps observés.
Le rôle du CNES et de la France
La France contribue à la mission d’exploration JUICE de manière significative via la participation de 8 laboratoires (IAS, IPAG, IRAP, LAB, LATMOS, LERMA, LESIA, LPC2E, LPP) au développement des instruments embarqués et aux traitements des données, à des simulateurs ou des outils de planification d’observations. Elle est présente sur 6 des 10 instruments de la charge utile scientifique de la mission, dont les contributions sont pilotées par le CNES.
SWI est la deuxième contribution française instrumentale à la mission JUICE. Réalisé avec la contribution du LERMA/Observatoire de Paris (Laboratoire d’études du rayonnement et de la matière en astrophysique et atmosphères) et du LAB (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux).
La Terre, objet des premières observations de SWI
Les premiers pointages de l'instrument ont permis d'observer les molécules qui caractérisent l'habitabilité de notre planète, notamment l'eau (H2O), le dioxygène (O2) et l'ozone (O3).
L'image ci-dessus est un scan Sud-Nord de la Terre de raie du dioxygène (16O16O), d'un de ses isotopes (16O18O) et de l'ozone (O3) dans la haute atmosphère terrestre. L'animation indique les spectres observés par l'instrument ; son pointage est indiqué sur la carte par le cercle bleu. Les effets de la transition nuit-jour sont notables sur les amplitudes des raies observées. Un œil aguerri remarquera que le trou de la couche d'ozone au-dessus de la région polaire Sud est observé. Le terminateur est indiqué par le trait pointillé et le limbe éclairé par le Soleil est surligné en rouge.
Ci-dessus, une série d'observations au limbe Est de la Terre. Les deux bandes de fréquence observées permettent de détecter l'eau (H2O), un de ses isotopes (H218O) et l'ozone (O3). Les pointages de SWI sont indiqués par le cercle bleu. Le terminateur est indiqué par le trait pointillé et le limbe éclairé par le Soleil est surligné en rouge.
De nombreux effets sont observés dans les paires de spectres enregistrées de manière simultanée : augmentation de l'émission au limbe, transition jour-nuit, trou de la couche d'ozone, etc.
Grâce à ces dizaines d'observation de SWI, la majorité des modes d'observation scientifiques de l'instrument ainsi que leur planification ont pu être validées. Ces observations sont en cours d'analyse dans les différents instituts partenaires du consortium SWI.
Prochaine étape : le survol de Vénus
JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) a décollé le 14 avril 2023 sur un lanceur Ariane 5 depuis le Centre spatial guyanais pour explorer les lunes glacées de Jupiter. Les données recueillies permettront notamment de mieux cerner les conditions nécessaires à l'apparition de la vie.
Dans l'attente de son arrivée à Jupiter en 2031, nous vous donnons rendez-vous fin août pour la prochaine grande étape de cette mission : le survol de la planète Vénus !
