Jupiter survolée par la sonde Juno. © Nasa, JPL-Caltech, SwRI, MSSS, Kevin M. Gill, Apod (Nasa)
Sciences

Les cyclones de Jupiter expliqués par la physique des océans

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[EN VIDÉO] Survolez Jupiter avec la sonde Juno  Découvrez Jupiter telle que vous ne l'avez jamais vue grâce au travail d'un citoyen scientifique. À l'aide des images collectées par la sonde Juno, celui-ci est parvenu à créer une modélisation 3D de la surface jovienne, dont il offre un survol époustouflant. 

Grâce aux images de Jupiter acquises par la sonde Juno, une équipe d'océanographes a étudié les forces qui animent les cyclones polaires de la planète géante.

Depuis son arrivée dans le système jovien en juillet 2016, la sonde Juno nous régale de ses images de la géante gazeuse. Ces photographies ont fourni la matière première pour une nouvelle étude, publiée le 10 janvier dans Nature Physics, qui décrit les turbulences aux pôles de Jupiter et les forces physiques qui entraînent les grands cyclones.

Juno est la première sonde spatiale à capturer des images des pôles de Jupiter. Les satellites précédents étaient en orbite autour de la région équatoriale de la planète, offrant notamment des vues sur la célèbre Grande Tache rouge. Juno est équipée de deux systèmes de caméras, l'un pour les images en lumière visible et l'autre qui capture les signatures thermiques à l'aide du Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM).

Huit cyclones se produisent au pôle Nord de Jupiter et cinq à son pôle Sud. Ces tempêtes, d'un rayon d'environ 1.000 kilomètres, sont présentes depuis les premières observations de Juno. Les chercheurs ne connaissent pas leur origine ni ne savent depuis combien de temps ils circulent, mais ils savent maintenant que la convection humide est ce qui les maintient. Les chercheurs ont d'abord émis l'hypothèse de ce transfert d'énergie après avoir observé des éclairs lors d'orages sur Jupiter.

Le pôle Sud de Jupiter observé par la sonde Juno alors qu'elle se trouvait à 52.000 kilomètres du sommet de l'atmosphère. Les structures ovales sont des cyclones, larges d'un millier de kilomètres pour les plus grands. Cette image est une mosaïque construite avec les photographies réalisées par l'instrument JunoCam lors de trois orbites (pour montrer toutes les régions éclairées par le Soleil). Les couleurs ont été contrastées. © Nasa, JPL-Caltech, SwRI, MSSS, Betsy Asher Hall et Gervasio Robles

Des tourbillons océaniques aux cyclones de Jupiter

L'auteure principale de l'étude, Lia Siegelman, spécialiste d'océanographie physique en postdoctorat à l'Institut d'océanographie Scripps (Université de Californie à San Diego, États-Unis), a mené ces recherches après avoir remarqué que les cyclones aux pôles de Jupiter semblent partager des similitudes avec les tourbillons océaniques qu'elle a étudiés pendant son doctorat. En utilisant les images de Juno et les principes utilisés en dynamique des fluides géophysiques, Siegelman et ses collègues ont fourni des preuves d'une hypothèse de longue date selon laquelle la convection humide - lorsque l'air plus chaud et moins dense s'élève - entraîne ces cyclones.

Siegelman et ses collègues ont analysé un ensemble d'images infrarouges capturant la région polaire nord de Jupiter et en particulier l'amas de vortex polaires. Les chercheurs ont pu calculer la vitesse et la direction du vent en suivant le mouvement des nuages entre les images. L'équipe a ensuite interprété les images infrarouges pour ce qui est de l'épaisseur des nuages. Les régions chaudes correspondent à des nuages minces, où il est possible de voir plus profondément dans l'atmosphère de Jupiter, tandis que les régions froides représentent une épaisse couverture nuageuse, recouvrant l'atmosphère de Jupiter.

Tempêtes géantes sur Jupiter photographiées à 6.000 km d'altitude par la sonde Juno, le 29 novembre 2021. © Nasa, JPL-Caltech, SwRI, MSSS, Kevin M. Gill CC BY

Des cyclones joviens au climat terrestre

Ces résultats ont donné aux chercheurs des indices sur l'énergie du système. Étant donné que les nuages joviens se forment lorsque de l'air plus chaud et moins dense s'élève, les chercheurs ont découvert que l'air qui s'élevait rapidement dans les nuages agissait comme une source d'énergie qui alimente de plus grandes échelles jusqu'aux grands cyclones circumpolaires et polaires.

Selon Siegelman, la compréhension du système énergétique de Jupiter, à une échelle beaucoup plus grande que celle de la Terre, pourrait également nous aider à comprendre les mécanismes physiques en jeu sur notre Planète en mettant en évidence certaines routes énergétiques qui pourraient également exister sur Terre.

Juno continuera pour sa part d'orbiter autour de Jupiter au moins jusqu'en 2025, offrant aux chercheurs et au public de nouvelles images de la planète et de son vaste système de satellites.

  • De grands cyclones se produisent aux pôles de Jupiter.
  • Une nouvelle étude, inspirée des tourbillons océaniques sur Terre, montre que la convection humide est ce qui maintient ces cyclones.
  • La compréhension de ces phénomènes sur Jupiter pourrait nous aider à comprendre les mécanismes physiques en jeu sur notre planète Terre.

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