Junon scrute profondément les ceintures et les zones colorées de Jupiter


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  • L’étude de Leicester sur les données capturées en orbite autour de Jupiter a révélé de nouvelles informations sur ce qui se passe profondément sous les bandes distinctives et colorées de la géante gazeuse.

    Les données du radiomètre à micro-ondes transporté par le vaisseau spatial Juno de la NASA montrent que le motif en bandes de Jupiter s’étend profondément sous les nuages ​​et que l’apparence des ceintures et des zones de Jupiter s’inverse près de la base des nuages ​​d’eau. La lumière des micro-ondes permet aux scientifiques planétaires de regarder profondément sous les nuages ​​colorés de Jupiter, de comprendre le temps et le climat dans les couches plus chaudes, plus sombres et plus profondes.

    À des altitudes inférieures à cinq bars de pression (soit environ cinq fois la pression atmosphérique moyenne sur Terre), les ceintures de la planète brillent vivement dans la lumière des micro-ondes, tandis que les zones sont sombres. Mais tout change à des pressions plus élevées, à des altitudes inférieures à 10 bars, laissant entrevoir aux scientifiques un renversement inattendu de la météorologie et de la circulation.

    Le Dr Leigh Fletcher, professeur associé en sciences planétaires à l’Université de Leicester et scientifique participant à la mission Juno, est l’auteur principal de l’étude, publiée dans le Journal of Geophysical Research-Planètes. Il a dit:

    « L’un des principaux objectifs de Juno était de scruter sous le voile nuageux de l’atmosphère de Jupiter et de sonder les couches cachées plus profondes.

    « Notre étude a montré que ces bandes colorées ne sont que la ‘pointe de l’iceberg’, et que les bandes des latitudes moyennes non seulement s’étendent profondément, mais semblent changer de nature au fur et à mesure que vous descendez.

    « Nous appelons la zone de transition la joviclineet sa découverte n’a été rendue possible que par l’instrument à micro-ondes de Juno. »

    Parmi les attributs les plus remarquables de Jupiter, il y a son apparence en bandes distinctive. Les planétologues appellent la lumière des bandes blanchâtres secteurset les plus foncées, rougeâtres ceintures. Les vents planétaires de Jupiter circulent en sens opposé, est et ouest, sur les bords de ces bandes colorées. Une question clé est de savoir si cette structure est confinée aux sommets des nuages ​​de la planète, ou si les ceintures et les zones persistent avec une profondeur croissante.

    Une enquête sur ce phénomène est l’un des principaux objectifs de la mission Juno de la NASA, et le vaisseau spatial transporte un radiomètre à micro-ondes spécialement conçu pour mesurer pour la première fois les émissions des profondeurs de la plus grande planète du système solaire.

    L’équipe Juno utilise les données de cet instrument pour examiner la nature des ceintures et des zones en regardant plus profondément dans l’atmosphère jovienne que jamais auparavant.

    Le radiomètre micro-ondes de Juno fonctionne dans six canaux de longueur d’onde allant de 1,4 cm à 50 cm, et ceux-ci permettent à Juno de sonder l’atmosphère à des pressions allant du sommet de l’atmosphère près de 0,6 bar à des pressions dépassant 100 bars, à environ 250 km de profondeur.

    Au sommet des nuages, les ceintures de Jupiter apparaissent brillantes avec des émissions de micro-ondes, tandis que les zones restent sombres. Une émission de micro-ondes lumineuse signifie soit des températures atmosphériques plus chaudes, soit une absence de gaz ammoniac, qui est un puissant absorbeur de lumière micro-ondes.

    Cette configuration persiste jusqu’à environ cinq barres. Et à des pressions supérieures à 10 bars, le schéma s’inverse, les zones devenant lumineuses aux micro-ondes et la ceinture devenant sombre. Les scientifiques pensent donc que quelque chose – soit les températures physiques, soit l’abondance d’ammoniac – doit donc changer avec la profondeur.

    Le Dr Fletcher appelle cette région de transition entre cinq et 10 bars la jovicline, une comparaison avec la région thermocline des océans de la Terre, où l’eau de mer passe brusquement d’une chaleur relative à une froideur relative. Les chercheurs observent que la jovicline coïncide presque avec une couche atmosphérique stable créée par la condensation de l’eau.

    Le Dr Scott Bolton, du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, est chercheur principal (PI) pour la mission Juno. Il a dit:

    « Ces résultats étonnants nous donnent un premier aperçu de la façon dont les célèbres zones et ceintures de Jupiter évoluent avec la profondeur, révélant le pouvoir d’étudier l’atmosphère de la planète géante en trois dimensions. »

    Il existe deux mécanismes possibles qui pourraient être responsables du changement de luminosité, chacun impliquant des conclusions physiques différentes.

    Un mécanisme est lié à la distribution du gaz ammoniac dans les ceintures et les zones. L’ammoniac est opaque aux micro-ondes, ce qui signifie qu’une région avec relativement moins d’ammoniac brillera plus fort dans les observations de Juno. Ce mécanisme pourrait impliquer un système empilé de cellules de circulation opposées, similaire aux modèles des tropiques et des latitudes moyennes de la Terre.

    Ces modèles de circulation entraîneraient un naufrage dans les ceintures à faible profondeur et une remontée dans les ceintures à des niveaux plus profonds – ou des tempêtes et des précipitations vigoureuses, déplaçant le gaz ammoniac d’un endroit à l’autre.

    Une autre possibilité est que le gradient d’émission corresponde à un gradient de température, des températures plus élevées entraînant une plus grande émission de micro-ondes.

    Les températures et les vents sont connectés, donc si ce scénario est correct, alors les vents de Jupiter peuvent augmenter avec la profondeur sous les nuages ​​jusqu’à ce que nous atteignions la jovicline, avant de diminuer progressivement dans l’atmosphère plus profonde – quelque chose qui a également été suggéré par la sonde Galileo de la NASA en 1995, qui mesurait la vitesse du vent alors qu’il descendait sous parachute dans les nuages ​​de Jupiter.

    Le scénario probable est que les deux mécanismes agissent simultanément, chacun contribuant à une partie de la variation de luminosité observée. La course est maintenant lancée pour comprendre pourquoi la circulation de Jupiter se comporte de cette manière et si cela est vrai des autres planètes géantes de notre système solaire.

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