Par le passé, des sondes avaient déjà observé de puissants éclairs zébrant l’atmosphère de Jupiter. Mais cette fois, les instruments de Juno (Nasa) révèlent que le phénomène peut aussi se produire de manière plus fréquente, moins intense et moins profonde. Et qu’il produit alors des grêlons d’ammoniac qui semblent jouer un rôle clé dans la dynamique atmosphérique de la planète.

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[EN VIDÉO] Des éclairs peu profonds sur Jupiter Vue de loin, l’atmosphère de Jupiter semble calme. Mais il n’en est rien. Elle est en réalité balayée par des tempêtes et secouées par des orages. Et les données de la sonde Juno (Nasa) révèlent que des éclairs peuvent même y voir le jour dans des régions peu profondes.

En 1979, la sonde Voyager (NasaNasa) observait pour la première fois des éclairséclairs s'abattantabattant sur JupiterJupiter. Les missions qui lui ont succédé ont, elles aussi, été les témoins de ces points lumineux sur les sommets des nuagesnuages. Laissant penser que ces éclairs proviennent de nuages d'eau profondément enfouis dans l'atmosphèreatmosphère de la planète géanteplanète géante. Mais aujourd'hui, la sonde JunoJuno, de la Nasa, nous raconte une histoire différente.

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« Les survolssurvols rapprochés de la sonde Juno nous ont permis de voir quelque chose de surprenant : des éclairs plus fréquents, moins intenses et moins profonds, provenant d'altitudes beaucoup plus hautes dans l'atmosphère de Jupiter », indique Heidi Becker, astrophysicienne au JPL (Jet Propulsion Laboratory) dans le communiqué de la Nasa.

Les chercheurs avancent que les puissants oragesorages qui secouent la planète géante projettent des cristaux de glace d'eau vers le haut de son atmosphère, à plus de 25 kilomètres au-dessus des nuages d'eau. Là -- où la température est de l'ordre de -88 °C et où l'eau liquideliquide ne devrait pas exister --, ils rencontrent de l'ammoniacammoniac (NH3) gazeux qui agit un peu comme un antigel, faisant fondre la glace et permettant la formation de nuages transportant un mélange d'eau et d'ammoniac qui, dans certaines proportions, peut rester liquide jusqu'à -100 °C.

Sur cette représentation, un orage prend naissance sur Jupiter, environ 50 kilomètres sous les nuages visibles, par la condensation de l’eau. Des courants ascendants transportent des cristaux de glace vers le haut. À environ 25 kilomètres sous les nuages supérieurs, à des températures comprises entre -85 °C et -100 °C (zone hachurée en vert), la vapeur d’ammoniac fait fondre les cristaux de glace qui grossissent pour devenir de la grêle d’ammoniaque. En tombant, cette grêle emporte à la fois l’ammoniac et l’eau dans l’atmosphère profonde de Jupiter. © Nasa, JPL-Caltech, SwRI, CNRS
Sur cette représentation, un orage prend naissance sur Jupiter, environ 50 kilomètres sous les nuages visibles, par la condensation de l’eau. Des courants ascendants transportent des cristaux de glace vers le haut. À environ 25 kilomètres sous les nuages supérieurs, à des températures comprises entre -85 °C et -100 °C (zone hachurée en vert), la vapeur d’ammoniac fait fondre les cristaux de glace qui grossissent pour devenir de la grêle d’ammoniaque. En tombant, cette grêle emporte à la fois l’ammoniac et l’eau dans l’atmosphère profonde de Jupiter. © Nasa, JPL-Caltech, SwRI, CNRS

Des grêlons pour expliquer le manque d’ammoniac

« Des gouttelettes de ce mélange peuvent alors entrer en collision avec les cristaux de glace d’eau et électrifier les nuages », poursuit Heidi Becker. Produisant ainsi des éclairs peu profonds. Une surprise, car sur TerreTerre, le phénomène n'existe pas. Les orages ne se déclenchent qu'à des altitudes où l'eau peut exister dans ses trois phases.

Nous avions du mal à expliquer ce phénomène.

Cette découverte éclaire une autre observation réalisée également par Juno. Son radiomètreradiomètre à micro-ondes a en effet montré que l'ammoniac est étrangement absent de nombreuses régions de l'atmosphère de Jupiter, hors zone équatoriale et jusqu'à de grandes profondeurs. « Nous avions du mal à expliquer ce phénomène par les seules pluies d'ammoniac. Elles ne pouvaient pas s'enfoncer suffisamment profondément, indique Scott Bolton, chercheur au SwRI (Southwest Research Institute). Des grêlons, en revanche, pourraient aller plus loin et absorber plus d'ammoniac ».

Et c'est justement ce que des chercheurs du CNRS détaillent par ailleurs. Des grêlons constitués de couches de neige fondante d'eau et d'ammoniac, entourés d'une croûtecroûte de glace d'eau. Ceux-ci deviendraient tellement gros que même les courants ascendants ne parviendraient plus à les retenir en altitude. Ils tomberaient ainsi jusqu'à rencontrer des températures qui les feraient s'évaporer. De quoi expliquer pourquoi il semble manquer de l'ammoniac -- en fait, entraîné vers les profondeurs de la planète géante -- dans ces zones. Car mélangé à l'eau et à l'état liquide, l'ammoniac est invisible aux instruments de Juno.