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La plus grande tempête du système solaire, la Grande Tache rouge de Jupiter, est si puissante et violente qu’elle réchauffe l’atmosphère de la planète géante. Au-dessus de la tempête, qui fait rage depuis au moins 300 ans, l’atmosphère est des centaines de degrés plus chaude que partout ailleurs sur Jupiter et la chaleur vient de l’intérieur, selon une étude publiée cette semaine.

Représentation artistique de la Grande Tache rouge et de la chaleur qui s’en dégage (Dillon Yothers/ Luke Moore)

Orbitant à des centaines de millions de kilomètre du Soleil, Jupiter est environ trois fois plus chaude qu’elle ne devrait l’être sans une autre source de chaleur. La lumière du soleil l’atteignant est 25 fois plus faible que pour la Terre, ce qui signifie que le soleil ne peut pas suffisamment réchauffer l’atmosphère de la planète pour trouver les températures que les scientifiques ont mesurées. Jupiter a de puissantes aurores boréales sur ses pôles et elles peuvent créer des orages électriques qui chauffent l’atmosphère. Mais cette chaleur est principalement piégée à des latitudes plus élevées, grâce à l’effet de Coriolis qui se produit sur les planètes à la rotation rapide (un jour sur Jupiter dure un peu moins de 10 heures). Donc, cela ne peut rien expliquer.

Selon James O’Donoghue, un scientifique planétaire à l’université de Boston :

Cette chaleur est un écart qui a hanté le monde scientifique depuis 50 ans maintenant.

Pour élucider ce mystère, il a étudié la Grande Tache rouge en détail à l’aide de l’Infrared Telescope Facility de la NASA à l’observatoire de Mauna Kea. Un spectromètre a divisé la lumière que Jupiter reflète, ce qui lui a permis d’examiner les vents de Jupiter. Lui et ses collègues pensent que les turbulences de l’atmosphère pourraient être à l’origine du réchauffement.

Alors que la tempête de la Grande Tache rouge fait rage, elle provoque des écoulements turbulents de gaz dans la haute atmosphère de Jupiter. Cette turbulence provoque la formation de deux types d’ondes : des ondes de gravité et des ondes acoustiques à haute fréquence. Les ondes de gravité sont semblables aux vibrations d’une corde de guitare grattée. Les ondes acoustiques sont des compressions de l’air, comme tout autre son. A environ 800 km au-dessus de la zone, ces ondes entrent en collision et libèrent de l’énergie, comme les vagues de l’océan se brisant sur une rive.

Selon O’Donoghue :

Ce n’est pas un réchauffement par la foudre, ce que j’aurais aimé pouvoir dire. C’est un peu la même chose que des ondes sonores, mais je ne pense pas que le tonnerre soit une bonne analogie, parce que nous ne savons si de la foudre rentre en jeu.

Personne n’a jamais vu la foudre dans la Grande Tache rouge de Jupiter, mais elle pourrait se produire au plus profonde de la planète et invisible à nos yeux, ajoute-t-il.

O’Donoghue a réalisé des analyses au-dessus et autour de la Grande Tache rouge et n’a pas trouvé d’autres sources de chaleur. Toujours selon le chercheur, cela signifie qu’elle doit venir de sous la tempête. En fait, la source de cette chaleur est quelque chose que Jupiter a en commun avec la Terre, où les turbulences atmosphériques peuvent également produire de la chaleur.

Sur Terre, les tsunamis, les éruptions volcaniques, les tempêtes et les tremblements de terre peuvent perturber l’atmosphère et la réchauffer, en générant des ondes acoustiques à haute fréquence qui deviennent plus fortes alors qu’elles se déplacent plus haut dans l’atmosphère. Même les montagnes peuvent le faire. Des rafales de vent soufflant sur un terrain accidenté peuvent créer des points chauds, parfois de centaines de degrés plus chauds que l’air environnant. Jupiter n’a pas montagnes, mais elle a assez de turbulences internes, surtout dans sa Grande Tache rouge, pour créer les mêmes types d’ondes.

Pour mesurer sa température, l’équipe de O’Donoghue a spécifiquement cherché une molécule appelée H3+, une molécule d’hydrogène avec trois protons et deux électrons. On la trouve dans la haute atmosphère de toutes les géantes gazeuses de notre système solaire. En utilisant un spectromètre pour l’étudier, O’Donoghue a pu mesurer les températures pour découvrir que l’atmosphère au-dessus de la tempête était de centaines de degrés plus chaudes.

Si la chaleur provient effectivement du dessous de la tempête, cela pourrait vouloir dire que les couches du milieu et de la haute atmosphère de Jupiter sont connectées et peuvent s’affecter l’une l’autre, ce qui n’a jamais été démontré auparavant.

Selon O’Donoghue :

Il est difficile d’étendre cette conclusion à d’autres planètes, mais si c’est vrai pour Jupiter, cela pourrait être vrai ailleurs. Ce problème persiste depuis si longtemps, et il a besoin d’un très, très grand apport d’énergie, à partir d’une source apparemment invisible.

Pendant ce temps, des observations au cours de ces dernières années montrent que la tempête se rétrécit.

Une plus petite tempête, potentiellement plus faible, pourrait engendrer moins de turbulence et théoriquement moins de chaleur, mais ce n’est pas encore très clair selon O’Donoghue qui espère que la Grande Tache ne disparaisse pas avant d’avoir complètement confirmé ses observations.

L’étude publiée dans Nature : Heating of Jupiter’s upper atmosphere above the Great Red Spot et annoncée sur le site de la NASA : Jupiter’s Great Red Spot Likely a Massive Heat Source.