Est-ce que le champ magnétique de la Terre protège notre atmosphère?

Physique spatiale
Autrefois, on croyait qu'un puissant champ magnétique interne était nécessaire pour protéger une planète de l’érosion de son atmosphère par le vent solaire. On disait aussi parfois que c'était la raison pour laquelle Mars, qui n'a pas de champ magnétique, a perdu son atmosphère, contrairement à la Terre, qui ne l’a pas perdue. Nos recherches ont montré que cette image est incorrecte. Le taux d’échappement atmosphérique pour une Terre hypothétique, mais non magnétisée, serait à peu près le même, voire un peu moindre, que pour la vraie Terre.

Contexte

Qu'une planète ait ou non un champ magnétique détermine son interaction avec le vent solaire et les mécanismes d'échappement atmosphérique. Les magnétosphères se forment à la fois autour des planètes magnétisées, telles que la Terre, et des planètes non magnétisées, comme Mars et Vénus. Pourtant,  il a été suggéré que les planètes magnétisées sont mieux protégées contre les pertes atmosphériques. Cependant, les taux d’échappement de masse observés pour ces trois planètes sont similaires (environ 0,5 à 2 kg / s), ce qui remet en question cette hypothèse.

Nos résultats

Nous modélisons les effets d’un champ magnétique planétaire sur les principaux processus d’échappement atmosphérique, en montrant que le taux d’échappement peut être plus élevé pour les planètes magnétisées sur une large gamme de magnétisations,  à cause de l’échappement d’ions dans les régions polaires, où les lignes du champ magnétique connectent l'ionosphère à l'espace interplanétaire.

Le résultat final est que, contrairement à ce que l'on pensait auparavant, la magnétisation n'est pas une condition suffisante pour protéger une planète des pertes atmosphériques.

Les raisons de ce résultat sont que:

  • les planètes magnétisées et non magnétisées sont toutes protégées par leurs magnétosphères
  • un champ magnétique offre une meilleure protection contre certains processus d’échappement mais il en permet d’autres qui ne sont pas  possibles sur des planètes non magnétisées.

 

Référence

  • Gunell, H., Maggiolo, R., Nilsson, H., Stenberg Wieser, G., Slapak, R., Lindkvist, J., Hamrin, M., De Keyser, J. (2018). Why an intrinsic magnetic field does not protect a planet against atmospheric escape. Astronomy & Astrophysics, 614, L3. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201832934
Les rhinocéros expliquent les résultats: Que faut-il pour empêcher une atmosphère d'être perdue dans l'espace ? / Un champ magnétique dévierait le vent solaire. / Mais les planètes non-magnétisées ont des magnétosphères induites. / Et les planètes magnétisées perdent des ions par les pôles. /Donc, au total, la magnétisation n'est pas nécessaire
Rhinoceros explains the results.
Taux d'échappement en fonction du moment magnétique planétaire
Taux d'échappement en fonction du moment magnétique planétaire.