La première vue en 3D de l’atmosphère de Jupiter

Que se passe-t-il sous les nuages de la géante gazeuse Jupiter? Grâce aux données récoltées par la sonde Juno, il a été possible de créer des images en trois dimensions de son atmosphère qui donnent des indices sur les processus invisibles qui sont en œuvre.

La sonde Juno s’est mise en orbite autour de Jupiter en 2016 et a déjà effectué 37 fois le tour de la planète à ce jour. Grâce à ses instruments, elle est capable de scruter ce qui se passe sous la couche nuageuse. La NASA vient de communiquer sur la publication de quatre articles scientifiques issus de ces observations et montré les premières images en 3D de l’atmosphère de Jupiter.

«Auparavant, Juno nous avait surpris en laissant entendre que les phénomènes dans l’atmosphère de Jupiter étaient plus profonds que prévu», a déclaré Scott Bolton, chercheur principal de Juno du Southwest Research Institute de San Antonio et auteur principal de l’article paru dans «Science» sur la profondeur des vortex de Jupiter. «Maintenant, nous commençons à assembler toutes ces pièces individuelles et à obtenir notre première vraie compréhension du fonctionnement de la belle et violente atmosphère de Jupiter, en 3D. »

Les nouveaux résultats montrent que les cyclones sont plus chauds en haut, avec des densités atmosphériques plus faibles, et plus froids en bas, avec des densités plus élevées. Les anticyclones, qui tournent en sens inverse, sont plus froids en haut mais plus chauds en bas. Ces tempêtes sont beaucoup plus hautes que prévu, certaines s’étendant à 100 kilomètres sous le sommet des nuages ​​et d’autres, y compris la Grande Tache Rouge (qui est un anticyclone), s’étendant à au moins 350 kilomètres. Cette découverte surprise démontre que les tourbillons couvrent des régions au-delà de celles où l’eau se condense et les nuages ​​se forment et qui se trouvent en dessous de la profondeur où la lumière du soleil réchauffe l’atmosphère.

La hauteur et la taille de la Grande Tache Rouge signifient que la concentration de masse atmosphérique au sein de la tempête pourrait potentiellement être détectable par des instruments étudiant le champ de gravité de Jupiter. Deux survols rapprochés de Juno au-dessus de l’endroit le plus célèbre de Jupiter ont permis de rechercher la signature gravitationnelle de la tempête et de compléter les résultats MWR (radiomètre à micro-ondes) sur sa profondeur. La conclusion, publiée dans un autre article de «Science»: ; la profondeur limite de la Grande Tache Rouge se situe à environ 500 kilomètres sous le sommet des nuages.

En plus des cyclones et des anticyclones, Jupiter est connue pour ses ceintures et zones distinctives: des bandes de nuages ​​blancs et rougeâtres qui s’enroulent autour de la planète. Des vents forts d’est-ouest se déplaçant dans des directions opposées séparent les bandes. Juno avait déjà découvert que ces vents, ou courants jets, atteignaient des profondeurs d’environ 3200 kilomètres. Les chercheurs tentent toujours de résoudre le mystère de la formation des courants jets. Les données recueillies par le MWR de Juno au cours de plusieurs passages révèlent un indice possible: l’ammoniac de l’atmosphère monte et descend en alignement remarquable avec les courants jets observés.

«En suivant l’ammoniac, nous avons trouvé des cellules de circulation dans les hémisphères nord et sud qui sont de nature similaire aux «cellules de Ferrel» qui contrôlent une grande partie de notre climat ici sur Terre», a déclaré Keren Duer, un étudiant diplômé de l’Institut Weizmann. of Science en Israël et auteur principal d’un article de «Geophysical Research Letters». «Alors que la Terre a une cellule de Ferrel par hémisphère, Jupiter en a huit, chacune au moins 30 fois plus grande». Chacune modifie la composition de l’atmosphère localement, ce qui pourrait expliquer les couleurs des bandes de Jupiter.

Les données de Juno montrent également que les ceintures et les zones subissent une transition à environ 65 kilomètres sous les nuages ​​​​d’eau de Jupiter. À faible profondeur, les ceintures de Jupiter sont plus brillantes en lumière micro-ondes que les zones voisines. Mais à des niveaux plus profonds, sous les nuages ​​d’eau, le contraire est vrai, ce qui révèle une similitude avec nos océans.

«Nous appelons ce niveau la «Jovicline» par analogie à une couche de transition observée dans les océans de la Terre, connue sous le nom de thermocline (où l’eau de mer passe brusquement d’une température relativement chaude à une couche relativement froide)», a déclaré Leigh Fletcher, une scientifique de l’Université. de Leicester au Royaume-Uni et auteure principale de l’article dans le «Journal of Geophysical Research» mettant en évidence les observations micro-ondes de Juno des ceintures et zones tempérées de Jupiter.

Juno avait précédemment découvert des arrangements polygonaux de tempêtes cycloniques géantes aux deux pôles de Jupiter: huit disposés en octogone au nord et cinq disposés en pentagone au sud. Aujourd’hui, cinq ans plus tard, les scientifiques de la mission utilisant les observations du Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) du vaisseau spatial ont déterminé que ces phénomènes atmosphériques sont extrêmement résistants et restent au même endroit.

Les données JIRAM indiquent également que, comme les ouragans sur Terre, ces cyclones veulent se déplacer vers les pôles, mais les cyclones situés au centre de chaque pôle les repoussent. Ce bilan explique où résident les cyclones et les différents nombres à chaque pôle.