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Les courants-jets n'affectent Neptune et Uranus qu'en surface

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Les courants-jets sur Neptune et Uranus seraient confinés à leur surface, d'après un groupe de planétologues. C'est la conclusion à laquelle sont arrivés les chercheurs, en étudiant indirectement le champ de gravitation généré par les deux géantes gazeuses. La méthode qu'ils ont utilisée devrait pouvoir s'appliquer à Jupiter dans quelques années.

Un schéma montrant les courants-jets de la planète Neptune. La circulation atmosphérique est caractérisée par un flux dirigé vers l'ouest près de l'équateur, et un flux vers l'est à des latitudes plus élevées. © Yohai Kaspi, Weizmann Institute of Science, Nasa
  • Découvrez la planète Uranus en image

La conquête spatiale a permis la naissance d'une planétologie comparée, où les outils de la géophysique interne et externe, rodés sur Terre, sont utilisés pour tenter de comprendre la géologie et la climatologie des autres planètes du Système solaire. De cette manière, il est possible d'en apprendre plus sur notre planète elle-même.

On ne peut faire varier la masse de la Terre, sa composition ou sa température comme on le ferait en laboratoire pour mieux comprendre un système physique. Mais l'univers se charge de mener ces expériences avec les différents astres du Système solaire. On peut ainsi transposer les modèles du climat sur Terre à Mars et Vénus, pour voir s'ils permettent de prédire, via des simulations, la météorologie des planètes.

Des chercheurs comme Yohai Kaspi, du Department of Environmental Sciences du Weizmann Institute of Science (Israël), essayent aussi de comprendre le climat des géantes gazeuses telles que Jupiter et Saturne. Le géophysicien vient d'ailleurs de copublier, dans Nature, un article dans lequel il livre une nouvelle évaluation de l'épaisseur des couches où circulent des courants-jets (ou jet streams, en anglais) sur Neptune et Uranus.


Un possible modèle de l'intérieur de Neptune. La planète possède probablement un cœur rocheux (core) et un manteau (mantle) composé de glaces d’ammoniac, d'eau et de méthane. © Lunar and Planetary Institute

Des vents qui soufflent à 1.000 km/h sur Neptune et Uranus

Depuis les observations de la mission Voyager 2, on sait que ces vents violents existent à la surface des deux planètes, et qu'ils y soufflent même à une vitesse supérieure à 1.000 km/h. Des sortes de cyclones dont les tailles dépassent celle de la Terre s'y produisent également.

Ce fut d'ailleurs une surprise pour les astrophysiciens, qui ne s'attendaient pas à voir autant d'activité sur des planètes glacées et faiblement nourries en énergie par la lumière du Soleil, puisque situées à des distances de plusieurs milliards de kilomètres de celui-ci. Bien que la planète Uranus ait un axe de rotation fortement incliné, de sorte qu'il est presque parallèle au plan orbital de la planète, et qu'un de ses pôles soit quasiment en face du Soleil en hiver, on constate que les phénomènes atmosphériques sur Uranus et Neptune sont très similaires.

Pour décrypter ce qui se passe dans les atmosphères de ces géantes, il faut préciser les modèles de leur structure interne. On peut se servir des lois de la physique pour les construire, mais il est nécessaire de les contraindre par des observations et des mesures. Il est par exemple possible d'utiliser le champ magnétique ou le champ de gravitation des planètes dans ce but. C'est ainsi que les mesures par gravimétrie de la mission Grail nous ont donné des renseignements sur l'intérieur de la Lune.

Une méthode pour explorer Jupiter et les exoplanètes

Or, il se trouve que le champ de gravitation affecte les caractéristiques de l'écoulement des fluides sur une planète en rotation. Sur Terre, c'est un fait bien connu des géophysiciens externes. Ainsi, le champ de vitesse des vents montre qu'ils s'enroulent autour des zones de basses et hautes pressions. Via les estimations de ces pressions, on peut remonter au champ de gravitation inhomogène de la planète et finalement aux caractéristiques de la distribution de matière dans les couches internes. C'est précisément ce qu'ont réalisé les chercheurs, à partir des données concernant les courants-jets de Neptune et Uranus.

Les planétologues concluent que les courants-jets ne doivent pas s'étendre à une profondeur de plus de 1.000 km. Rappelons que les rayons de Neptune et Uranus sont respectivement d'environ 24.600 et 25.400 km.

Lorsque les missions Juno et Juice arriveront aux abords de Jupiter, les données qu'elles collecteront devraient permettre d'utiliser la même méthode que celle des chercheurs, afin de contraindre la structure interne de la plus grande planète du Système solaire. On devrait, à l'avenir, pouvoir faire de même avec les Jupiter chaudes.

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