Il est probablement difficile d’imaginer des conditions plus différentes pour un habitant de la Terre que celles qui existent sur des planètes comme Jupiter. Si, en regardant Mars, on peut imaginer qu’il y a des millions d’années, sa surface poussiéreuse aurait pu être recouverte de forêts et d’océans, il n’y a aucune similitude entre la Terre et les géantes gazeuses. Les corps célestes de cette catégorie sont extrêmement difficiles à étudier, de sorte que la structure et la composition de Jupiter restent en grande partie un mystère, que l’humanité tente d’apprendre, en s’appuyant sur des connaissances fragmentaires accumulées au terme d’un travail long et minutieux.
Table des matières
Les nuages sont des chevaux blancs
L’ombre de Ganymède, satellite de Jupiter, passe au-dessus de la Grande Tache rouge.
Lorsque l’on parle de nuages jupitériens, l’imagination tente de dessiner des images bien terrestres avec des «agneaux» blancs s’enfuyant paisiblement derrière la ligne d’horizon ou, dans le pire des cas, des nuages d’orage violet foncé recouvrant progressivement le ciel. Dans les deux cas, on est loin de la réalité. Selon les scientifiques, ce que l’observateur terrestre prend pour la «surface» de la planète — cette vapeur d’ammoniac glacée — enveloppe étroitement Jupiter. En dessous se trouvent des cristaux de sulfure d’hydrogène ammoniacal et, plus profondément encore, des cristaux d’eau gelés. Ces derniers peuvent également être présents en phase liquide sous la forme d’une fine dispersion. Tout ce «gâteau de couches» ferme hermétiquement la planète à l’observateur et nous ne pouvons que deviner ce qui se passe en dessous.
Ouragans dans l’atmosphère
Image traitée de la Grande Tache rouge sur Jupiter.
Les ouragans qui se déchaînent dans l’atmosphère de Jupiter à des vitesses supérieures à 600 kilomètres par heure et les flux et tourbillons turbulents qui s’élèvent par le bas agitent les masses nuageuses, peignant d’étranges motifs de stries et de taches. Le mouvement des flux dans l’atmosphère de la géante gazeuse, contrairement à la Terre, est alimenté par l’énergie interne de la planète, de sorte que les motifs formés ont des dimensions géométriques assez stables, changeant peu au cours de la période d’observation.
Grande tache rouge
La nature de ces phénomènes est très mal comprise et il n’existe pas de théorie unique et cohérente expliquant l’origine et l’existence à long terme des traînées et des taches dans l’atmosphère de Jupiter.
Connaissance actuelle de la structure et de la composition de Jupiter
Dessin d’artiste représentant le largage de la sonde Galileo dans l’atmosphère de Jupiter. À droite, l’artiste a dessiné le largage du bouclier thermique protecteur de la sonde.
La plupart des scientifiques sont enclins à penser que la géante du système solaire est constituée d’une atmosphère, d’un noyau et d’une couche intermédiaire. Les principaux éléments chimiques présents sur Jupiter sont l’hydrogène et l’hélium. Mais les résultats de la mission Galileo, qui a déposé une sonde sur la planète fin 1995, ont confirmé la présence d’argon, de krypton, de carbone et d’azote, ainsi que d’un certain nombre d’autres gaz. La couche externe de l’atmosphère de la géante est constituée d’hydrogène gazeux, auquel s’ajoute de l’hélium dans la couche intermédiaire (dans un rapport de 1 à 9), et de l’ammoniac, de l’hydrosulfure d’ammonium et de l’eau dans la couche inférieure, qui forment la couverture nuageuse de la planète.
L’hydrogène métallique
En dessous se trouve l'»océan» constitué d’hydrogène métallique. Cet élément chimique peut prendre une telle structure sous l’influence de pressions et de températures élevées. Les idées sur l’hydrogène métallique sont purement théoriques et il n’a pas encore été possible de l’obtenir en laboratoire. Selon les scientifiques, il s’agit d’un liquide superfluide et supraconducteur, capable de se former à des pressions d’environ un million d’atmosphères. On suppose qu’après dépressurisation, les propriétés de la structure obtenue peuvent être conservées.
L’épaisseur de cette couche métallique liquide de la planète est estimée à 42-46 000 kilomètres. La présence d’hélium liquide n’est pas exclue. Il n’y a pas de limite claire entre l’atmosphère et la couche d’hydrogène métallique, mais il existe une zone turbulente limitrophe, d’une épaisseur de 7 à 25 000 kilomètres, dans laquelle l’état de phase de cet élément chimique change.
Le noyau de la planète
La taille du noyau de Jupiter est estimée à environ 1,5 diamètre terrestre. Sa température et sa pression atteignent 30 000 K et 100 millions d’atmosphères. On pense qu’il est composé de divers métaux et silicates, et qu’il a une masse d’environ 10 à 15 masses terrestres. Grâce au mécanisme de Kelvin-Helmholtz, un tel noyau est capable de fournir de la chaleur aux processus qui se produisent dans les couches supérieures de la planète, en les alimentant avec l’énergie accumulée pendant la compression.
La rotation de l’atmosphère de Jupiter
Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023