La sonde Juno de la NASA fournit la première image en 3D de l’atmosphère de Jupiter
Pendant des siècles, la célèbre atmosphère colorée et chaotique de Jupiter a intrigué les astronomes qui cherchaient à comprendre les secrets de sa couverture nuageuse tourbillonnante et éblouissante. La sonde Juno de la NASA, pionnière en la matière, a continué à dévoiler ces secrets depuis qu’elle est entrée en orbite autour de la géante gazeuse il y a cinq ans, et les dernières données fournies par l’engin spatial ont permis d’obtenir l’image la plus complète à ce jour, aboutissant à ce que les scientifiques appellent la première image en 3D de l’atmosphère jovienne.
Image d’entête : L’apparence en bandes de Jupiter est créée par la « couche météorologique » formée par les nuages. Dans cette image composite, l’image de gauche montre l’énergie thermique de Jupiter émise en lumière infrarouge, avec des bandes nuageuses sombres apparaissant comme des silhouettes contre la lueur thermique de Jupiter. L’image de droite montre l’apparence de Jupiter en lumière visible, avec les « zones » nuageuses blanches et les « ceintures » relativement sans nuages apparaissant en couleurs rouge-brun. (International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA)
Juno a effectué 37 passages de Jupiter depuis son arrivée sur place en 2016, et ces survols ont déjà révélé une série d’informations fascinantes sur la géante gazeuse. On sait notamment que les célèbres bandes colorées de la planète s’étendent sur des milliers de kilomètres sous la surface et se heurtent à un champ magnétique complexe, et que son emblématique Grande Tache rouge, une tempête féroce qui se prépare depuis des siècles, pénètre à environ 320 km sous la surface.
Juno nous a également appris que le champ magnétique de Jupiter est environ 10 fois plus puissant que celui de la Terre, que son atmosphère est asymétrique et la sonde a capturé des images étonnantes de la planète et de son enveloppe nuageuse. Les dernières données fournies par la sonde ont permis aux scientifiques d’approfondir encore davantage l’atmosphère complexe de la planète.
Selon Lori Glaze, directrice de la division des sciences planétaires de la NASA au siège de l’agence à Washington :
Ces nouvelles observations de Juno ouvrent un coffre au trésor de nouvelles informations sur les caractéristiques observables énigmatiques de Jupiter. Chaque étude met en lumière différents aspects des processus atmosphériques de la planète. Il s’agit d’un merveilleux exemple de la manière dont nos équipes scientifiques, très diverses sur le plan international, renforcent la compréhension de notre système solaire.
Parmi les révélations, citons le fait que certaines des tempêtes qui tournent autour de Jupiter sont beaucoup plus hautes que prévu, s’étendant jusqu’à 100 km sous les nuages. On a également constaté que ces cyclones sont plus chauds au sommet et plus froids à la base en raison de la différence de densité de l’atmosphère, alors que c’est l’inverse pour les anticyclones qui tournent en sens inverse, dont la grande tache rouge est l’exemple le plus marquant. L’une des principales découvertes concerne la profondeur réelle de la Grande Tache rouge, dont le radiomètre à micro-ondes MWR de Juno a révélé qu’elle s’étendait en fait jusqu’à 500 km sous le sommet des nuages.
Cette illustration combine une image de Jupiter prise par l’instrument JunoCam à bord de la sonde Juno de la NASA avec une image composite de la Terre pour illustrer la taille et la profondeur de la grande tache rouge de Jupiter. (NASA)
Selon Marzia Parisi, scientifique de Juno au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud et auteur principal d’une étude sur les survols de la Grande Tache rouge par gravité :
La précision requise pour obtenir la gravité de la Grande Tache rouge lors du survol de juillet 2019 est stupéfiante. Le fait de pouvoir compléter les découvertes de MWR sur la profondeur nous donne une grande confiance dans le fait que les futures expériences de gravité sur Jupiter donneront des résultats tout aussi intrigants.
La représentation ci-dessous montre comment la mission Juno de la NASA a obtenu des données scientifiques sur la gravité de la Grande tache rouge de Jupiter. La sonde a survolé deux fois le vortex pourpre en 2019 à basse altitude dans le but de capter son subtil signal gravitationnel. La concentration de masse liée aux puissants vents entourant la Grande Tache rouge a induit un infime décalage Doppler dans les signaux radio de la sonde, qui a pu être mesuré par une antenne de suivi du Deep Space Network de la NASA sur Terre.
Juno se déplaçant à environ 209 000 km/h au-dessus de la couche nuageuse de Jupiter, les scientifiques de la mission ont pu mesurer des changements de vitesse aussi infimes que 0,01 millimètre par seconde. Cela leur a permis de limiter la profondeur de la Grande Tache rouge à environ 300 kilomètres sous la couche nuageuse.
(NASA/JPL-Caltech/SwRI)
Les données recueillies par la caméra JunoCam et le radiomètre micro-ondes lors d’un survol de la Grande Tache rouge le 11 juillet 2017 donnent un aperçu des mécanismes internes de l’anticyclone le plus emblématique de Jupiter. (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/ Kevin Gill)
Les données ont également montré que les courants-jets circulaires qui donnent à Jupiter ses ceintures et ses zones colorées subissent un changement à environ 65 km de profondeur, où ils apparaissent plus sombres dans la lumière micro-ondes. Les nombreux cyclones situés aux pôles de la planète, quant à eux, affectent le mouvement des autres cyclones et se maintiennent en grande partie au même endroit, plutôt que de se déplacer vers les pôles comme c’est le cas sur Terre.
Selon Alessandro Mura, co-investigateur de Juno à l’Institut national d’astrophysique de Rome :
Les cyclones de Jupiter affectent le mouvement des autres cyclones, les faisant osciller autour d’une position d’équilibre. Le comportement de ces oscillations lentes suggère qu’elles ont de profondes racines.
Les deux études publiées dans Science : The depth of Jupiter’s Great Red Spot constrained by Juno gravity overflights et dans le Journal of Geophysical Research: Planets : Jupiter’s Temperate Belt/Zone Contrasts Revealed at Depth by Juno Microwave Observations et présentées sur le site de la NASA : NASA’s Juno: Science Results Offer First 3D View of Jupiter Atmosphere.