Abstract

 The Raf-1 kinase is an important signaling molecule, functioning in the Ras pathway to transmit mitogenic, differentiative, and oncogenic signals to the downstream kinases MEK and ERK. Because of its integral role in cell signaling, Raf-1 activity must be precisely controlled. Previous studies have shown that phosphorylation is required for Raf-1 activation, and here, we identify six phosphorylation sites that contribute to the downregulation of Raf-1 after mitogen stimulation. Five of the identified sites are proline-directed targets of activated ERK, and phosphorylation of all six sites requires MEK signaling, indicating a negative feedback mechanism. Hyperphosphorylation of these six sites inhibits the Ras/Raf-1 interaction and desensitizes Raf-1 to additional stimuli. The hyperphosphorylated/desensitized Raf-1 is subsequently dephosphorylated and returned to a signaling-competent state through interactions with the protein phosphatase PP2A and the prolyl isomerase Pin1. These findings elucidate a critical Raf-1 regulatory mechanism that contributes to the sensitive, temporal modulation of Ras signaling.

Past exploration of Jupiter's diverse satellite system has forever changed our understanding of the unique environments to be found around gas giants, both in our solar system and beyond. The detailed investigation of three of Jupiter's Galilean satellites (Ganymede, Europa, and Callisto), which are believed to harbour subsurface water oceans, is central to elucidating the conditions for habitability of icy worlds in planetary systems in general. The study of the Jupiter system and the possible existence of habitable environments offer the best opportunity for understanding the origins and formation of the gas giants and their satellite systems. The JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) mission, selected by ESA in May 2012 to be the first large mission within the Cosmic Vision Program 2015–2025, will perform detailed investigations of Jupiter and its system in all their inter-relations and complexity with particular emphasis on Ganymede as a planetary body and potential habitat. The investigations of the neighbouring moons, Europa and Callisto, will complete a comparative picture of the Galilean moons and their potential habitability. Here we describe the scientific motivation for this exciting new European-led exploration of the Jupiter system in the context of our current knowledge and future aspirations for exploration, and the paradigm it will bring in the study of giant (exo) planets in general.

The Cassini magnetometer has detected the interaction of the magnetospheric plasma of Saturn with an atmospheric plume at the icy moon Enceladus. This unanticipated finding, made on a distant flyby, was subsequently confirmed during two follow-on flybys, one very close to Enceladus. The magnetometer data are consistent with local outgassing activity via a plume from the surface of the moon near its south pole, as confirmed by other Cassini instruments.

We analyze the radial distribution of electron populations inside 20 R s in Saturn's magnetosphere, and we calculate moments for these populations by a forward modeling method using composite spectra produced by the CAPS/ELS (0.6 eV to 26 keV) and the MIMI/LEMMS (15 keV to 10 MeV) instruments on board Cassini. We first calculate and harmonize both data sets in physical units and apply corrections taking into account biases introduced by spacecraft interaction with the magnetospheric environment. We then test different bimodal isotropic electron distribution models, deciding on a model with two kappa distributions. We adjust our isotropic model to the flux composite spectra with a least square method to produce three sets of fluid parameters (density, temperature, spectral index) per electron population. The radial profiles are then analyzed, revealing a relevant boundary at 9 R s in both thermal and suprathermal electron populations. Observed discontinuities in the moment profiles (sudden drop‐off in cold density profile outside 9 R s , hot electrons drop‐off inside 9 R s ) coincide with the known outer edge of Saturn's neutral OH cloud. Farther out, thermal electrons disappear completely beyond 15 R s while suprathermal electrons are still observed in the middle and outer magnetosphere.

Abstract The JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) of ESA was launched on 14 April 2023 and will arrive at Jupiter and its moons in July 2031. In this review article, we describe how JUICE will investigate the interior of the three icy Galilean moons, Ganymede, Callisto and Europa, during its Jupiter orbital tour and the final orbital phase around Ganymede. Detailed geophysical observations about the interior of the moons can only be performed from close distances to the moons, and best estimates of signatures of the interior, such as an induced magnetic field, tides and rotation variations, and radar reflections, will be obtained during flybys of the moons with altitudes of about 1000 km or less and during the Ganymede orbital phase at an average altitude of 490 km. The 9-month long orbital phase around Ganymede, the first of its kind around another moon than our Moon, will allow an unprecedented and detailed insight into the moon’s interior, from the central regions where a magnetic field is generated to the internal ocean and outer ice shell. Multiple flybys of Callisto will clarify the differences in evolution compared to Ganymede and will provide key constraints on the origin and evolution of the Jupiter system. JUICE will visit Europa only during two close flybys and the geophysical investigations will focus on selected areas of the ice shell. A prime goal of JUICE is the characterisation of the ice shell and ocean of the Galilean moons, and we here specifically emphasise the synergistic aspects of the different geophysical investigations, showing how different instruments will work together to probe the hydrosphere. We also describe how synergies between JUICE instruments will contribute to the assessment of the deep interior of the moons, their internal differentiation, dynamics and evolution. In situ measurements and remote sensing observations will support the geophysical instruments to achieve these goals, but will also, together with subsurface radar sounding, provide information about tectonics, potential plumes, and the composition of the surface, which will help understanding the composition of the interior, the structure of the ice shell, and exchange processes between ocean, ice and surface. Accurate tracking of the JUICE spacecraft all along the mission will strongly improve our knowledge of the changing orbital motions of the moons and will provide additional insight into the dissipative processes in the Jupiter system. Finally, we present an overview of how the geophysical investigations will be performed and describe the operational synergies and challenges.

Abstract. This paper discusses the accuracy of the scalar Coupled Dark State Magnetometer on board the Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) mission of the European Space Agency (ESA). The scalar magnetometer, referred to as MAGSCA, is part of the J-MAG instrument. MAGSCA is an optical omnidirectional scalar magnetometer based on coherent population trapping, a quantum interference effect, within the hyperfine manifold of the 87Rb D1 line. The measurement principle is only based on natural constants; therefore, it is in principle drift-free, and no calibration is required. However, the technical realisation can influence the measurement accuracy. The most dominating effects are heading characteristics, which are deviations of the magnetic field strength measurements from the ambient magnetic field strength. These deviations are a function of the angle between the sensor axis and the magnetic field vector and are an intrinsic physical property of the measurement principle of the magnetometer. The verification of the accuracy of the instrument is required to ensure its compliance with the performance requirement of 0.2 nT (1σ) with a data rate of 1 Hz. The verification is carried out with four dedicated sensor orientations in a Merritt coil system, which is located in the geomagnetic Conrad Observatory (COBS). The coil system is used to compensate the Earth's magnetic field and to apply appropriate test fields to the sensor. This paper presents a novel method to separate the heading characteristics of the instrument from residual (offset) fields within the coil system by fitting a mathematical model to the measured data and by the successful verification of the MAGSCA performance requirement.

Abstract The Coupled Dark State Magnetometer (CDSM) is an optically pumped magnetometer. For the Jupiter Icy Moons Explorer mission, the CDSM and two fluxgate magnetometers are combined in the J-MAG instrument to measure the static and low frequency magnetic field in the Jupiter system. During certain calibration manoeuvres, the CDSM has to be able to measure magnetic field strengths down to 100 nT with an accuracy of 0.2 nT ( 1  σ ). At such low magnetic fields, the CDSM’s operational parameters must be carefully selected to obtain narrow resonance structures. Otherwise, the coupled dark state resonances, used for the magnetic field detection in different instrument modes, overlap and result in a systematic error. The overlap of the resonances and therefore the systematic error mainly depends on the resonance line width and the selected modulation frequencies for the detection of the resonances. We show that a line width of less than 200 Hz and selecting a modulation frequency of about the resonance line width are beneficial at magnetic field strengths B < 1.5    μ T. In this paper we demonstrate that with the found instrument settings the CDSM is able to measure magnetic field strengths below 100 nT with a systematic error less than 0.2 nT resulting from the overlap of the resonances.

Abstract This study presents a synthesized analysis of in situ and ground-based observations to investigate electromagnetic coupling between Saturn and its rings. During the Cassini Grand Finale, the magnetometer detected gradients in the azimuthal magnetic field B ϕ connected to Saturn’s B-ring on 17 out of 21 orbits. The B ϕ gradients indicate that field-aligned currents are flowing into Saturn’s B-ring at ∼1.55–1.67 R S in the ring plane, preferentially in the southern hemisphere. On average, these currents are magnetically conjugate with ground-based observations of nonsolar enhancements in H 3 + emissions from Saturn’s ionosphere and detected contemporaneously with ring-sourced, planetward electron beams and field-aligned charged dust grain inflow from the C- and B-rings into Saturn’s atmosphere. Collectively, these observations align with Voyager-era predictions of a phenomenon known as “ring rain,” where charged ring material generated inward of a nominal “critical radius” is drawn into Saturn’s upper atmosphere along the magnetic field. However, we show that the B-ring currents are not likely to be a direct signature of infalling field-aligned ring grains. Instead, we propose that the ring rain generation mechanism naturally results in a sharp gradient in the ionospheric Pedersen conductance at the ∼1.57–1.67 R S boundary, which, combined with a v × B electric field in the ring ionosphere, could drive the observed B-ring currents. The Pedersen conductance in the high-conductance region of the southern ring ionosphere is constrained to ∼0.07–2 S and is observed to vary within this range on week-long timescales.