Jupiter dévoile ses secrets : une simulation suggère qu’elle contient bien plus d’oxygène que le Soleil

Une plongée inédite dans l’atmosphère jovienne

Quand on observe Jupiter, c’est d’abord ce spectacle fascinant de nuages tourbillonnants qui frappe l’imaginaire. Ces formations spectaculaires, qui dansent à la surface de la géante gazeuse, contiennent de l’eau, un peu comme sur notre Terre, mais avec une densité bien différente. C’est là tout le problème, d’ailleurs : ces nuages sont si épais, si impénétrables, qu’aucun vaisseau spatial n’a jamais vraiment réussi à mesurer avec exactitude ce qui se cache en dessous.

Cependant, les choses changent. Une nouvelle étude, menée conjointement par des scientifiques de l’Université de Chicago et du Jet Propulsion Laboratory (JPL), nous offre aujourd’hui un regard bien plus profond sur la planète. Comment ? En créant tout simplement le modèle le plus complet à ce jour de l’atmosphère de Jupiter. Et les résultats, publiés le 8 janvier dans The Planetary Science Journal, bousculent pas mal d’idées reçues.

Parmi les découvertes majeures, l’analyse répond à une vieille interrogation sur la quantité d’oxygène présente sur la géante gazeuse. L’estimation est surprenante : Jupiter contiendrait environ une fois et demie plus d’oxygène que le Soleil. Ce chiffre permet aux scientifiques d’affiner considérablement le scénario de formation de toutes les planètes de notre système solaire. Comme le souligne Jeehyun Yang, chercheur postdoctoral à l’UChicago et premier auteur de l’étude : « C’est un débat de longue date dans les études planétaires. C’est un témoignage de la façon dont la dernière génération de modèles informatiques peut transformer notre compréhension des autres planètes ».

Nuages, chimie et défis historiques

Cela fait un moment que nous avons l’œil sur ce voisin turbulent. Nous connaissons les cieux orageux de Jupiter depuis au moins 360 ans — l’époque où les astronomes, armés de leurs premiers télescopes, ont documenté pour la première fois une curieuse et large tache permanente à sa surface. Vous la connaissez sans doute : la Grande Tache Rouge. C’est une tempête gigantesque, deux fois plus grande que la Terre, qui tourbillonne depuis des siècles. Et ce n’est qu’un exemple parmi tant d’autres, car la surface entière de la planète est recouverte d’un véritable kaléidoscope de tempêtes, alimenté par des vents féroces.

Ce que nous ignorons, en revanche, c’est ce qui se trame précisément sous ces tempêtes. Les nuages sont si denses que la sonde Galileo de la NASA a perdu tout contact avec la Terre lorsqu’elle a plongé dans l’atmosphère profonde en 2003. La mission suivante, Juno, catalogue actuellement la planète, mais depuis une distance de sécurité en orbite. Ces mesures orbitales sont précieuses ; elles nous indiquent les composants de la haute atmosphère : ammoniac, méthane, hydrosulfure d’ammonium, eau et monoxyde de carbone, entre autres.

Les scientifiques ont combiné ces données avec leurs connaissances des réactions chimiques pour modéliser l’atmosphère profonde. Mais voilà, les études précédentes n’étaient pas d’accord sur certains points cruciaux, comme la quantité d’eau — et donc d’oxygène — que la planète contient. C’est là que Jeehyun Yang a vu une opportunité d’appliquer une nouvelle génération de modélisation chimique à ce problème épineux. La chimie de l’atmosphère de Jupiter est d’une complexité folle. Les molécules voyagent entre les conditions extrêmement chaudes des profondeurs et les régions supérieures plus froides, changeant de phase et se réarrangeant via des milliers de types de réactions différents.

Pour capturer ces phénomènes, Yang a travaillé avec une équipe pour incorporer à la fois la chimie et l’hydrodynamique dans un seul modèle, une première. « Vous avez besoin des deux », explique Yang. « La chimie est importante mais n’inclut pas les gouttelettes d’eau ou le comportement des nuages. L’hydrodynamique seule simplifie trop la chimie. Il est donc important de les réunir ».

Une remise en question de nos certitudes

Les résultats de ce nouveau modèle rebattent les cartes, notamment concernant cette fameuse question de l’oxygène. Alors que pendant des décennies, les scientifiques se sont disputés sur ce chiffre — une étude récente majeure l’estimait beaucoup plus bas, à seulement un tiers de celui du Soleil — l’analyse de l’équipe de Yang suggère que Jupiter en a probablement environ 1,5 fois plus. Pourquoi est-ce si important ? Parce que connaître cette statistique est particulièrement pertinent pour comprendre comment notre système solaire s’est formé.

Tous les éléments qui composent les planètes, et nous-mêmes, sont la même matière que celle qui compose le Soleil. Mais les quantités peuvent varier, et ces indices nous aident à reconstituer le puzzle de la formation planétaire. Par exemple : Jupiter s’est-elle formée là où elle est actuellement, ou s’est-elle formée plus près ou plus loin avant de dériver ? Les indices peuvent venir du fait qu’une grande partie de l’oxygène de la planète est liée à l’eau, qui gèlera — et se comportera différemment — si elle est trop éloignée de la chaleur du Soleil. Il faut savoir que la glace est plus facile à accumuler pour les planètes que la vapeur d’eau.

Mais ce n’est pas tout. Le modèle a également suggéré quelque chose d’inattendu sur la dynamique atmosphérique : l’atmosphère de Jupiter circule probablement de haut en bas beaucoup plus lentement qu’on ne le croyait depuis longtemps. « Notre modèle suggère que la diffusion devrait être 35 à 40 fois plus lente par rapport à l’hypothèse standard », a précisé Yang. Pour vous donner une idée concrète, cela signifierait qu’il faudrait plusieurs semaines à une seule molécule pour traverser une couche de l’atmosphère, plutôt que quelques heures.

En fin de compte, mieux comprendre quelles conditions créent quels types de planètes peut nous aider dans notre recherche de mondes habitables au-delà de notre propre système solaire. Comme le conclut humblement Jeehyun Yang : « Cela montre vraiment à quel point nous avons encore à apprendre sur les planètes, même dans notre propre système solaire ».

Selon la source : phys.org

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.