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Il pleut de l'hélium sur Jupiter : voilà pourquoi il y a si peu de néon

ActualitéClassé sous :Astronomie , Jupiter , pluie d'hélium

Lors du plongeon d'un module largué par la sonde Galileo dans l'atmosphère de Jupiter en 1995, les instruments ont mesuré dans les couches hautes un curieux appauvrissement en néon. Selon deux chercheurs de l'Université de Berkeley ce phénomène serait causé par des pluies d'hélium entraînant les deux gaz rares dans les profondeurs de la planète.

Une coupe d'un modèle de l'intérieur de Jupiter. Entre 10.000 et 13.000 kilomètres sous la surface de Jupiter, la température d'environ 5.000°C et la pression de 1 à 2 million d'atmosphères provoquent la condensation de gouttes d'hélium, qui devient non-miscible avec le fluide d'hydrogène métallique (région grise du schéma). Des pluies d'hélium se forment, entraînant le néon des couches supérieures. Plus bas, hydrogène et hélium redeviennent miscibles. Crédit : UC Berkeley-UC Regent

La modélisation de l'intérieur des planètes géantes a été dopée par la découverte des exoplanètes gazeuses, les Jupiter chaudes. Le prochain lancement de la mission Juno de la Nasa, dont le but est d'aider à comprendre la formation des planètes géantes en effectuant des mesures fines des champs gravitationnel et magnétique de Jupiter, est une raison de plus pour développer les modèles de l'intérieur des géantes gazeuses.

C'est ce à quoi s'emploient depuis plusieurs années des chercheurs comme Hugh Wilson et Burkhard Militzer de l'Université de Berkeley. Militzer a en particulier fait parler de lui en 2008 avec ses travaux sur le cœur de Jupiter. Aujourd'hui, avec son collègue Wilson, il pense tenir la réponse au problème du manque d'hélium et de néon dans les couches hautes de l'atmosphère de Jupiter.

L'hydrogène et l'hélium sont les éléments les plus abondants de l'Univers observable. Le gaz de la nébuleuse protosolaire devait en être constitué majoritairement et donc aussi l'atmosphère de planètes comme Jupiter et Saturne. Sa composition doit se retrouver à peu près inchangée dans l'atmosphère du Soleil et dans celle de Jupiter qui proviennent de l'accumulation de ce gaz.

Toutefois, lorsque la sonde Galileo a lâché un module pour un plongeon suicide dans l'atmosphère de Jupiter en 1995, les 200 kilomètres parcourus avant qu'il ne soit écrasé par la pression, avaient suffi pour que l'on découvre, non seulement un manque d'hélium, mais surtout un appauvrissement en néon d'un facteur 10 par rapport à l'abondance attendue.

Cliquer pour agrandir. Une vue d'artiste de la sonde Juno en orbite autour de Jupiter. Elle devrait être lancée en 2011 et arriver en 2016 pour une mission d'une durée d'un an. Elle sera uniquement alimentée en électricité par des panneaux solaires car les progrès dans ce domaine permettent maintenant de se passer des générateurs thermoélectriques à isotopes radioactifs. Crédit : Nasa

Cliquer pour agrandir. Une vue d'artiste de la sonde Juno en orbite autour de Jupiter. Elle devrait être lancée en 2011 et arriver en 2016 pour une mission d'une durée d'un an. Elle sera uniquement alimentée en électricité par des panneaux solaires car les progrès dans ce domaine permettent maintenant de se passer des générateurs thermoélectriques à isotopes radioactifs. Crédit : Nasa

Selon les calculs de Militzer et Wilson, la raison en serait que des gouttes d'hélium se formeraient dans les profondeurs de la planète. Or, le néon est soluble dans l'hélium liquide dans les conditions de pressions et de températures favorables à l'apparition de ses gouttes. Il en résulterait de véritables pluies d'hélium entraînant avec elles le néon vers le noyau de la planète.

Cela fait un moment que l'existence de pluies d'hélium sur Jupiter et Saturne a été avancée par les planétologues. Dans le cas de la planète aux anneaux, la chaleur latente libérée par la liquéfaction de l'hélium expliquerait pourquoi Saturne rayonne davantage d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil. De plus, les conditions de températures et de pressions régnant dans les entrailles de Saturne sont très propices à la formation de pluies d'hélium.

Bien que possible, le même phénomène ne semblait pas devoir être aussi intense à l'intérieur de Jupiter. Pourtant, d'après les chercheurs, c'est le meilleur moyen pour expliquer le manque apparent de néon et d'hélium révélé par la mission Galileo.

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