Le champ magnétique de Mercure tel que mesuré par la Sonde MESSENGER

The magnetic field of Mercury as measured by the MESSENGER spacecraft

• Auteur / Autrice : Joana S. Oliveira
• Direction : Benoit Langlais, Maria Alexandra Faria Pais
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre et de l'univers - Planétologie
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques
• Jury : Président / Présidente : Antoine Mocquet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoit Langlais, Maria Alexandra Faria Pais, Antoine Mocquet, Mioara Mandea-Alexandrescu, Michael Purucker, Philippe Cardin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mioara Mandea-Alexandrescu, Michael Purucker

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mercure (planète)

Géomagnétisme

Mots clés libres

Mission MESSENGER

Méthode TD-ESD

Modèle journalier sidéral

Modèle journalier solaire

Mesures satellitaires

Résumé

Les mesures du champ magnétique herméen acquises au-dessus de l’hémisphère Nord par la sonde MESSENGER fournissent des informations cruciales sur le champ magnétique de la planète. La méthode des Time-Dependent Equivalent Source Dipole est développée afin de modéliser le champ magnétique et sa variation séculaire avec des mesures distribuées sur une région restreinte. Les tests avec des données synthétiques à la fois sur des grilles régulières et aux positions de la sonde confirment la validité de la méthode. Elle est appliquée à des mesures de MESSENGER acquises sur presque trois années terrestres. En excluant les termes de variation séculaire, des modèles journaliers sidéraux et solaires du champ magnétique herméen sont calculés. Un champ zonal dominant avec des structures de petite échelle, non-axisymétriques, et en rotation avec le Soleil dans un référentiel centré sur Mercure est trouvé dans les modèles basés sur un jour sidéral. Lorsque l’on modélise le champ durant un jour solaire complet, ces structures de petite échelle diminuent et le champ devient encore plus axisymétrique. Cependant, la comparaison des différents modèles jour solaire révèle une forte variabilité. L’absence de structures non-axisymétriques cohérentes modélisées par notre méthode, pourtant développée pour permettre de modéliser de telles structures, prouve la structure de grande échelle et quasi axisymétrique du champ magnétique interne de Mercure.

Studying planetary magnetic fields may bring clues for understanding the physical processes of a planetary interior. Mercury is the only terrestrial planet (except the Earth) that has a core dynamo that generates a global magnetic field. Hermean magnetic field measurements acquired over the northern hemisphere by the MESSENGER spacecraft provide crucial information on the magnetic field of the planet. The Time-Dependent Equivalent Source Dipole method is developed here to model magnetic field and possible secular variation with measurements distributed over a limited spatial region. Tests with synthetic data distributed on regular grids as well as at spacecraft positions confirm the validity of the method. The method is applied to almost three terrestrial years of MESSENGER measurements. Ignoring the secular variation terms, sidereal and solar day Hermean field models are computed and interpreted. A dominantly zonal field with small-scale non axisymmetric features co-rotating with the Sun in Mercury Body Fixed is found in the sidereal day models. When modeling the field during one complete solar day, these small-scale features decrease and the field becomes even more axisymmetric. However, comparing different solar day models reveal a strong variability. The lack of any coherent non-axisymmetric feature recovered by our method, which was designed to allow for such small-scale structures, provides strong evidence for the large-scale and close-to-axisymmetry structure of the internal magnetic field of Mercury.