Solar-wind electron precipitation on weakly magnetized bodies: The planet Mercury
- Others:
- Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Dipartimento di Fisica "E. Fermi" ; University of Pisa - Università di Pisa
- Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (LPC2E) ; Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Paris] (CNES)
- Laboratory for Atmospheric and Space Physics [Boulder] (LASP) ; University of Colorado [Boulder]
- Institute for Modeling Plasma, Atmospheres and Cosmic Dust (IMPACT) ; NASA
- PLANETO - LATMOS ; Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) ; Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- School of Physics and Astronomy [Leicester] ; University of Leicester
- Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP) ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Japan Aerospace Exploration Agency [Sagamihara] (JAXA)
- European Space Research and Technology Centre (ESTEC) ; Agence Spatiale Européenne = European Space Agency (ESA)
Description
Rocky objects in the Solar System (such as planets, asteroids, moons, and comets) undergo a complex interaction with the ow of magnetized, supersonic plasma emitted from the Sun called solar wind. We address the interaction of such a ow with the planet Mercury, considered here as the archetype of a weakly magnetized, airless, telluric body immersed in the solar wind. Due to the lack of dense atmosphere, a considerable fraction of solar-wind particles precipitate on Mercury. The interaction processes between precipitating electrons and other nonionized parts of the system remain poorly understood. Shading light on such processes is the goal of this work. Using a 3D fully kinetic self-consistent plasma model, we show for the rst time that solar-wind electron precipi- tation drives (i) ef cient ionization of multiple neutral exosphere species and (ii) emission of X-rays from the surface of the planet. We conclude that, compared to photoionization, electron-impact ionization should not be considered a secondary process for the H, He, O, and Mn exosphere. Moreover, we provide the rst, independent evidence of X-ray aurora-like emission on Mercury using a numerical approach.
Abstract
International audience
Additional details
- URL
- https://hal.science/hal-03840601
- URN
- urn:oai:HAL:hal-03840601v2
- Origin repository
- UNICA