IONOSPHÈRE

Les ionosphères planétaires

Toutes les planètes du système solaire, certains de leurs satellites, ainsi que des comètes, possèdent une ionosphère. Bien entendu, ces ionosphères diffèrent largement en fonction des caractéristiques propres à chaque objet : composition de l'atmosphère, intensité du champ de gravité, vitesse de rotation, existence ou non d'un champ magnétique intrinsèque, distance au Soleil. Notre connaissance expérimentale est assez limitée en ce qui concerne les systèmes planétaires lointains, situés au-delà de Saturne. À l'opposé, les nombreuses sondes spatiales qui ont été placées en orbite autour de Vénus nous ont beaucoup appris sur cette planète, dont le champ magnétique propre est très faible ; le vent solaire supersonique s'approche beaucoup plus près de la planète que dans le cas de la Terre et comprime directement l'ionosphère. La surface de séparation, l'ionopause, est située entre 500 et 1 000 km d'altitude suivant la pression exercée par le vent solaire. La chimie ionosphérique est très différente de celle de la Terre, le constituant atmosphérique essentiel étant le dioxyde de carbone. La production électronique est :

tandis que les ions majoritaires, O₂⁺ à basse altitude et O⁺ à haute altitude (supérieure à 200 km), sont produits par :

L'ionosphère résultante présente un maximum de densité de l'ordre de quelque 10⁵ électrons par centimètre cube, situé vers 140 km d'altitude. Au-dessus, la densité décroît régulièrement jusqu'à l'ionopause, caractérisée par une brusque chute, pour atteindre des valeurs de quelques dizaines d'électrons par centimètre cube typiques du vent solaire. Vénus possède une ionosphère nocturne bien que le temps caractéristique de recombinaison de l'ionisation soit bien plus court que la longue nuit vénusienne (Vénus tourne sur elle-même en 243 jours dans le sens rétrograde). Il semble que l'ionosphère nocturne soit le résultat du transport de l'ionisation depuis le côté jour de la planète, le moteur de ce transport étant l'entraînement par l'écoulement du vent solaire autour de la planète. Cependant, il est possible que l'ionisation par des particules énergiques « précipitées » dans l'atmosphère nocturne puisse contribuer également à la formation de l'ionosphère nocturne.

L'ionosphère de Mars présente beaucoup de similitudes avec celle de Vénus du fait d'un champ magnétique très faible ; on retrouve donc le même type d'interaction avec le vent solaire. L'atmosphère au niveau du sol est beaucoup plus ténue sur Mars que sur Vénus (d'un facteur dix mille environ). Cependant, les densités à 100 km d'altitude sont voisines, car la gravité sur Mars est beaucoup plus faible, conduisant ainsi à des ionosphères de même densité et de même altitude sur les deux planètes.

Les ionosphères des planètes lointaines sont particulières, en ce sens que l'ionisation par le rayonnement solaire n'y est pas aussi largement dominante que pour les planètes proches du Soleil. La structure en couches fines de l'ionosphère de Jupiter laisse supposer que l'ionisation particulaire joue un rôle important. En particulier, l'éjection de particules neutres (Na, sulfure, H) par le satellite Io circulant à l'intérieur de la magnétosphère, suivie de l'ionisation de ces particules par impact électronique et de leur diffusion vers les basses altitudes, est un mécanisme avancé pour expliquer ces structures. Néanmoins, la rareté des données expérimentales commande la prudence dans les affirmations.

Des ionosphères ont cependant été détectées autour de Saturne, d'Uranus, de Neptune, des satellites Io, Titan et Triton, et des comètes de Halley et Giacolini-Zinner.

Il est certain que l'étude comparative de ces ionosphères, avec leurs similitudes et leurs différences, est riche d'enseignements pour une meilleure connaissance de la Terre elle-même.

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