Jupiter présente les plus puissantes aurores polaires du système solaire

Même après des décennies d’étude, l’atmosphère de Jupiter reste un mystère pour les scientifiques. Conformément à la taille de la planète, son atmosphère est la plus grande du système solaire, s’étendant sur plus de 5000 km d’altitude et présentant des températures et des pressions extrêmes. De plus, son atmosphère connaît les aurores polaires les plus puissantes du système solaire.

GIF d’entête : Les immenses aurores boréales de Jupiter capturées par Hubble.

L’étude de ce phénomène fut l’un des principaux objectifs de la sonde Juno, qui a atteint Jupiter le 5 juillet 2016. Cependant, après avoir analysé les données recueillies par les instruments de la sonde, les scientifiques du Laboratoire de physique appliquée de l’université Johns Hopkins (JHUAPL – Etats-Unis) ont été surpris de constater que les puissants orages magnétiques de Jupiter n’ont pas la même source que sur Terre.

L’étude qui détaille ces résultats, menée par Barry Mauk et ses collègues du JHUAPL, a analysé les données recueillies par le spectromètre ultraviolet de Juno (UVS- Ultraviolet Imaging Spectrograph) et son détecteur de particules énergétiques Jovian (JEDI) pour étudier les régions polaires de Jupiter.

Comme avec la Terre, sur Jupiter, les aurores polaires sont le résultat d’intense radiation et du champ magnétique de Jupiter. Lorsque cette magnétosphère s’aligne avec les particules chargées, elle a pour effet d’accélérer les électrons vers l’atmosphère à des niveaux élevés d’énergie. Au cours de l’examen des données de Juno, les chercheurs ont observé la signature de ces électrons accélérés vers l’atmosphère jovienne à des niveaux d’énergie atteignant les 400 000 électrons-volts. C’est environ 10 à 30 fois plus élevé à ce qui est connu sur Terre, où seuls plusieurs milliers de volts sont généralement nécessaires pour générer l’aurore polaire la plus intense.

Cette image, présentant une aurore polaire sur Jupiter et comportant les données de l’instrument Ultraviolet Imaging Spectrograph de Juno, présente la progression de l’analyse de Juno sur les aurores polaires de Jupiter, soulignant les mesures d’électrons qui montrent la découverte de “processus d’accélération aurorale discrets” indiqués par les “Vs inversés”. (NASA/ JPL-Caltech/ SwRI/ Randy Gladstone)

Étant donné que Jupiter possède les aurores les plus puissantes du système solaire, l’équipe n’a pas été surprise de voir de si puissantes forces à l’œuvre au sein de l’atmosphère de la planète.

Selon Barry Mauk :

Sur Jupiter, les plus brillantes aurores polaires sont causées par une sorte de processus turbulent d’accélération que nous ne comprenons pas très bien. Il existe des indices dans nos dernières données indiquant que lorsque la densité de puissance de la génération aurorale devient de plus en plus forte, le processus devient instable et un nouveau processus d’accélération prend le relais. Mais nous devrons continuer à analyser les données.

Ces résultats pourraient avoir d’importantes implications pour l’étude de Jupiter, dont la composition et la dynamique atmosphérique continuent d’être source de mystère. Cela a également des implications sur l’étude des géantes gazeuses et des systèmes planétaires extra-solaire. Au cours des dernières décennies, l’étude de ces systèmes a révélé des centaines de géantes gazeuses qui variaient en taille, de celle de Neptune à plusieurs fois la taille de Jupiter (appelées Super-Jupiters).

Ces planètes présentaient également de significatives variations dans leur orbite, de très proches de leurs étoiles respectives, à en être très éloignées (de Jupiters chaud à Jupiter froid). En étudiant la capacité de Jupiter à accélérer les particules chargées, les astronomes seront en mesure de faire des suppositions plus précises sur la météo spatiale, les environnements à radiations et les risques qu’ils posent pour les missions spatiales.

Cela sera bien utile pour de futures missions vers Jupiter et au-delà du système solaire.

Toujours selon Mauk :

Les énergies les plus élevées que nous observons dans les régions aurorales de Jupiter sont formidables. Ces particules énergétiques qui créent les aurores polaires sont une partie de l’histoire dans la compréhension des ceintures de radiations de Jupiter, qui posent un tel défi à Juno et aux missions spatiales à venir vers Jupiter encore en cours de développement. L’ingénierie autour des effets débilitants des rayonnements a toujours été un défi pour les ingénieurs spatiaux pour des missions sur Terre et ailleurs dans le système solaire. Ce que nous apprenons ici, et des engins spatiaux comme les Van Allen Probes de la NASA et la Magnetospheric Multiscale Mission (MMS) qui explorent la magnétosphère de la Terre, nous apprendront beaucoup sur la météorologie de l’espace et la protection des engins spatiaux et des astronautes dans des environnements spatiaux difficiles. Comparer les processus de Jupiter à la Terre est incroyablement précieux pour tester nos idées sur la façon dont la physique planétaire fonctionne.

Avant que la mission de Juno ne se termine en février 2018, la sonde est susceptible d’en révéler encore beaucoup  sur la composition de la planète, son champ de gravité, son champ magnétique et sa magnétosphère polaire. Ce faisant, elle tentera d’élucider la façon dont la planète s’est formée et a évolué, ce qui éclairera également l’histoire du système solaire et les systèmes extra-solaires.

L’étude publiée dans Nature : Discrete and broadband electron acceleration in Jupiter’s powerful aurora.