Jupiter : les vents soufflent à 1.450 km/h dans sa stratosphère !

Le réseau de radiotélescopes Alma vient de permettre pour la première fois l'évaluation des vitesses des vents dans la stratosphère de Jupiter. Celles-ci sont littéralement supersoniques puisque pouvant atteindre 1.450 km/h. Remarquablement, c'est la collision entre Jupiter et la fameuse comète SL9 qui a rendu cette prouesse possible.

Comme l'expliquait Futura dans le précédent article ci-dessous, l'atmosphère de Jupiter fascine les planétologues qui sur Terre seraient des géophysiciens et des géochimistes externes cherchant à comprendre les mystères des phénomènes météorologiques. Cette fascination a été renouvelée par la découverte des exoplanètes et en particulier des fameuses Jupiter chaudes. L'étude de Jupiter n'a donc plus un simple intérêt intrinsèque, déjà considérable, mais la géante gazeuse peut aussi servir de laboratoire pour comprendre les exo-atmosphères et tester la pertinence des modèles développés en transposant ceux de l'atmosphère terrestre. L'une des retombées de telles entreprises est d'aider à déterminer ce que pourrait être une biosignature vraiment fiable que les prochaines générations de télescopes pourraient détecter dans les atmosphères d'exoplanètes comme celles autour de Trappist-1. Nous n'en sommes pas encore là mais l'étude de Jupiter se poursuit néanmoins et pas seulement à l'aide des instruments de la mission Juno de la Nasa. Elle peut se conduire à partir de la Terre et notamment en utilisant des radiotélescopes. Celui de Nançay, en France, étudie les émissions radio décamétriques produites par des électrons énergétiques dans la magnétosphère de Jupiter depuis des décennies.

Une collision cométaire mythique avec Jupiter Bien plus moderne et performant, le célèbre Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) de l'ESO au Chili vient d'être utilisé par une équipe internationale d'astronomes, dirigée par Thibault Cavalié du Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux, pour faire des découvertes concernant les vents dans la stratosphère de Jupiter, comme les chercheurs l'expliquent dans un article publié dans Astronomy & Astrophysics.

Pour cela, les planétologues ont mis à profit une opportunité résultant d'un événement mythique survenu il y a presque 30 ans, l'impact de la comète Shoemaker-Levy 9 sur Jupiter. Officiellement désignée par D/1993 F2 et parfois abrégée en SL9, cette comète avait été repérée dans la nuit du 24 mars 1993 sur une photographie prise avec le télescope de Schmidt de l'Observatoire du Mont Palomar (Californie) par les astronomes américains Carolyn et Eugene Shoemaker, le Québécois David Levy et l'astronome français Philippe Bendjoya alors jeune étudiant (il est aujourd'hui professeur au Laboratoire J.-L. Lagrange à l'université Nice Sophia-Antipolis). Les calculs issus de la mécanique céleste, que l'on doit à des grands noms des mathématiques tels Lagrange et Laplace, avaient montré que la comète venait tout juste de se fragmenter lors d'un passage en juillet 1992 sous la limite de Roche de la géante gazeuse. Les forces de marée de Jupiter avaient alors produit 21 débris dont certains avaient jusqu'à deux kilomètres de diamètre. Or, tout indiquait qu'ils allaient très bientôt entrer en collision frontale avec la géante gazeuse, ce qu'ils allaient effectivement faire du 16 au 22 juillet 1994 à une vitesse d'environ 60 kilomètres par seconde.

Des molécules de cyanure comme traceurs des vents jupitériens L'énergie libérée par l'impact des fragments de Shoemaker-Levy 9, en chauffant et comprimant l'atmosphère aux lieux d'arrivée de ces fragments, a engendré des réactions chimiques faisant naître des molécules. Ce fut le cas déjà dans la stratosphère de Jupiter où s'est alors formé du cyanure d'hydrogène entraîné par les « courants-jets » stratosphériques de la géante gazeuse. Rappelons, comme l'explique un communiqué de l'ESO accompagnant la publication de l'article des chercheurs, que ces courants sont des bandes étroites de vent dans l'atmosphère, comme les courants-jets (ou jet stream) sur Terre. Rappelons aussi comme l'expliquent Lev Landau et Evgeny Lifshitz dans la version abrégée pour débutant de leur célèbre cours de mécanique quantique que les molécules possèdent des signatures spectrales dans le domaine des micro-ondes que des radiotélescopes peuvent identifier, et que via des mesures de l'effet Doppler Fizeau avec des ondes électromagnétiques, on peut également déterminer les vitesses des mouvements des gaz contenant des molécules.

C'était la clé qui manquait aux planétologues pour mesurer les vitesses des vents dans la stratosphère de Jupiter. En effet, cette couche de l'atmosphère de Jupiter ne contient pas de nuages et, pour cette raison, on ne pouvait pas en déduire des vitesses des vents en suivant les déplacements des nuages. Toujours comme l'explique le communiqué de l'ESO, Alma a permis de mesurer les vitesses des vents stratosphériques aux pôles et à l'équateur de Jupiter à partir de mesures qui n'ont nécessité que moins de 30 minutes de temps de télescope. Les nombres obtenus laissent songeur : 1.450 kilomètres par heure, soit plus de deux fois les vitesses maximales atteintes dans la Grande Tache rouge de Jupiter et plus de trois fois celles des vents des plus fortes tornades de la Terre. Thibault Cavalié précise que : « le résultat le plus spectaculaire est la présence de puissants jets, dont la vitesse peut atteindre 400 mètres par seconde, qui sont situés sous les aurores près des pôles » et son collègue et coauteur Bilal Benmahi, également du Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux, ajoute que : « notre découverte indique que ces jets pourraient se comporter comme un vortex géant d'un diamètre pouvant atteindre quatre fois celui de la Terre, et d'une hauteur de quelque 900 kilomètres ». « Un vortex de cette taille serait un monstre météorologique unique dans notre Système solaire », renchérit Thibault Cavalié.

Comme d'habitude, l'Univers a déjoué certaines des prédictions des théoriciens qui connaissaient l'existence de vents forts près des pôles de Jupiter mais qui s'attendaient à ce que les vitesses de ces vents deviennent nulles dans la partie de la stratosphère étudiée.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-jupiter-vents-soufflent-1450-km-h-stratosphere-7585/