Une photo de Jupiter prise par le télescope spatial Hubble. Image: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center) et M. H. Wong (Université de Californie à Berkeley)
La sonde Juno révèle que les rubans colorés de la géante gazeuse changent de nature sous les premières couches de son atmosphère.
Jupiter n’est pas seulement la plus grosse planète de notre système solaire, c’est aussi l’une des plus particulières avec ses bandes rouges et blanches, qui sont des nuages de gaz en mouvement. Ces rubans sont bien visibles à la surface de la géante gazeuse, qui est principalement composée d’hydrogène et d’hélium.
Que se cache-t-il en dessous ? C’est ce qu’a voulu savoir une équipe d’astronomes travaillant avec la sonde Juno. Celle-ci observe la planète depuis 2016, notamment dans le domaine des micro-ondes, des fréquences qui peuvent traverser une grande épaisseur atmosphérique.
La sonde a déjà mis en évidence les vents violents qui séparent ces bandes et qui restent présents jusqu’à plus de 3 000 km de profondeur. « Nous savons maintenant que, comme les vents, les bandes existent toujours en dessous, explique Leigh Fletcher, de l’Université de Leicester, auteur principal de l’étude parue dans le Journal of Geophysical Research: Planets. Mais ce qui est surprenant, c’est qu’elles évoluent. »
Telles qu’elles sont vues en surface, les bandes plus claires sont appelées « zones » et les plus sombres « ceintures ». Le radiomètre de Juno différencie bien les deux, car les ceintures apparaissent très brillantes et les zones plus noires à cause de la présence d’ammoniac, qui absorbe les micro-ondes. L’intérêt de l’instrument, qui fonctionne avec six longueurs d’onde, c’est qu’il permet de « voir » sous le gaz, où la pression devient plus forte − et c’est là que tout change !
« Il y a un basculement à partir de 10 bars de pression, soit entre 45 et 80 km, résume Leigh Fletcher. Les couleurs s’inversent, mais la structure en bandes demeure. » Ce passage où les zones deviennent brillantes sous l’œil du radiomètre et où les ceintures s’assombrissent a été surnommé « jovicline », par analogie avec la thermocline, qui sépare les eaux de surface des eaux froides dans nos océans. La jovicline n’est pas située à la même profondeur selon la latitude, mais une fois que le changement de nature a eu lieu, la structure semble se maintenir aussi loin que peuvent scruter les instruments, c’est-à-dire jusqu’à environ 250 km de profondeur.
Ce changement indique que l’ammoniac passe des zones aux ceintures sans doute en raison des vents. Mais pourquoi ? Quelques pistes se dégagent. « Nous pensons que c’est lié à la condensation de l’eau, précise Leigh Fletcher. Il y a une sorte de couche atmosphérique qui sépare les deux épaisseurs au niveau de la jovicline. »
L’eau réagit différemment selon la température et la pression atmosphérique, ce qui peut provoquer l’apparition de ces différentes couches. Une autre possibilité serait un changement brusque de température causé, là aussi, par les vents violents. Il existerait huit cellules de convection géantes faisant circuler l’ammoniac en boucle, comme le laisse croire une seconde étude fondée sur les mêmes données.
Il reste bien sûr des questions en suspens. Par exemple, les chercheurs se demandent pourquoi les vents de Jupiter évoluent avec la pression. Est-ce aussi le cas pour les autres planètes gazeuses ? Juno y répondra peut-être. La sonde, qui a déjà effectué 37 survols de Jupiter, a encore beaucoup à nous apprendre. Au total, ce sont quatre études parues en même temps qui ont dévoilé des secrets météorologiques de la planète, sur la fameuse grande tache rouge, mais aussi les cyclones polaires. Mises bout à bout, toutes ces pièces commencent à dessiner le puzzle en 3D de Jupiter.