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.

The interaction between planets and stellar winds can lead to atmospheric loss and is, thus, important for the evolution of planetary atmospheres

Abstract The lunar environment is known to be characterized by complex interactions between plasma, the exosphere, dust, and the surface. However, our understanding of the environment is limited due to the lack of experimental evidence. Here, we propose a small, low-cost mission to characterize the dust and exosphere environment of the Moon. Named the Limb Pathfinder (LimPa), this is a proof-of-concept mission aimed toward understanding the coupling between plasma, dust, and tenuous neutral atmosphere. The LimPa mission was proposed to a call for the Small Mission to the Moon issued by European Space Agency in 2023. LimPa is designed to examine the dust exosphere above the lunar polar regions by using an utterly novel remote-sensing technique to measure the solar wind hydrogen atoms—the solar wind protons that are neutralized to hydrogen atoms. Its goals are (1) to detect for the first time the neutralized solar wind hydrogen produced by exospheric gas and levitated dust; (2) to measure the height profiles of the levitated dust and exospheric gas densities; and (3) to determine the emission mechanism of the horizon glow. Our baseline design of the LimPa mission is a 12U CubeSat. Three highly matured instruments are used: an energetic neutral atom camera, a proton sensor, and a camera system. The LimPa CubeSat is proposed to be inserted into a circular lunar polar orbit, with an altitude of 100 km as a baseline. The Sun-pointing attitude will allow measurements of neutralized solar wind that are produced by the exosphere and dust grains above the polar regions. The nominal lifetime is for 3 months as a pathfinder mission. The LimPa mission will open a new window to remote characterization of the lunar dust exosphere environment above the poles, and will demonstrate that this monitoring can be achieved with a simple and low-cost instrument system and spacecraft operation. The concept to be proven by the LimPa mission will enable long-term monitoring of the fragile dust exosphere environment, which substantially impacts on lunar exploration and will be significantly altered by human activities. Graphical abstract

Abstract In the Earth's magnetosphere wave‐particle interaction is a major ion energization process, playing an important role for the atmospheric escape. A common type of ion heating is associated with low‐frequency broadband electric wave fields. For such waves the energy is not concentrated to a certain narrow frequency range and exhibits no peaks or dips in a power spectrum. If there are enough fluctuations close to the ion gyrofrequency the electric field may still come in resonance with gyrating ions and heat them perpendicular to the background magnetic field. We perform a proof‐of‐concept study to investigate if this heating mechanism may contibute significantly to the energization of planetary ions also in the induced magnetosphere of Venus. We assume Alfvénic fluctuations and estimate the electric field spectral density based on magnetic field observations. We find typical estimated electric spectral densities of a few /Hz close to Venus. This corresponds to a heating rate of a few eV/s. We consider an available interaction time of 300 s and conclude that this mechanism could increase the energy of an oxygen ion by about a keV. Observed thermal energies are in the range 100–1,000 eV and thus, resonant wave heating may also be important at Venus.