L’apparence en bandes de Jupiter est créée par la « couche météorologique » formant des nuages. Cette image composite montre des vues de Jupiter en lumière infrarouge et visible (de gauche à droite) prises respectivement par le télescope Gemini North et le télescope spatial Hubble de la NASA. Crédit : International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA, MH Wong et I. de Pater (UC Berkeley) et al.
De nouvelles découvertes de NasaLa sonde Juno en orbite Jupiter fournissent une image plus complète de la façon dont les caractéristiques atmosphériques distinctives et colorées de la planète offrent des indices sur les processus invisibles sous ses nuages. Les résultats mettent en évidence le fonctionnement interne des ceintures et des zones de nuages entourant Jupiter, ainsi que ses cyclones polaires et même la Grande Tache Rouge.
Les chercheurs ont publié aujourd’hui plusieurs articles sur les découvertes atmosphériques de Juno dans la revue Science et le Journal of Geophysical Research: Planets. Des articles supplémentaires sont parus dans deux numéros récents de Geophysical Research Letters.
“Ces nouvelles observations de Juno ouvrent un coffre au trésor de nouvelles informations sur les caractéristiques observables énigmatiques de Jupiter”, a déclaré Lori Glaze, directrice de la division des sciences planétaires de la NASA au siège de l’agence à Washington. “Chaque article met en lumière différents aspects des processus atmosphériques de la planète – un merveilleux exemple de la façon dont nos équipes scientifiques diversifiées à l’échelle internationale renforcent la compréhension de notre système solaire.”
Juno est entré dans l’orbite de Jupiter en 2016. Au cours de chacun des 37 passages du vaisseau spatial de la planète à ce jour, une suite spécialisée d’instruments a scruté sous son pont nuageux turbulent.
Cette illustration combine une image de Jupiter de l’instrument JunoCam à bord du vaisseau spatial Juno de la NASA avec une image composite de la Terre pour représenter la taille et la profondeur de la grande tache rouge de Jupiter. Crédit : JunoCam Données d’image : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS ; Traitement d’images JunoCam par Kevin M. Gill (CC BY); Image de la Terre : NASA
“Auparavant, Juno nous avait surpris en laissant entendre que les phénomènes dans l’atmosphère de Jupiter étaient devenus plus profonds que prévu”, a déclaré Scott Bolton, chercheur principal de Juno du Southwest Research Institute de San Antonio et auteur principal de l’article du Journal Science sur la profondeur des vortex de Jupiter. « Maintenant, nous commençons à assembler toutes ces pièces individuelles et à obtenir notre première vraie compréhension du fonctionnement de la belle et violente atmosphère de Jupiter – en 3D. »
Junon radiomètre à micro-ondes (MWR) permet aux scientifiques de la mission de scruter sous les sommets des nuages de Jupiter et de sonder la structure de ses nombreuses tempêtes de vortex. La plus célèbre de ces tempêtes est l’emblématique anticyclone connu sous le nom de Grande Tache Rouge. Plus large que la Terre, ce vortex cramoisi intrigue les scientifiques depuis sa découverte il y a près de deux siècles.
Les nouveaux résultats montrent que les cyclones sont plus chauds en haut, avec des densités atmosphériques plus faibles, tandis qu’ils sont plus froids en bas, avec des densités plus élevées. Les anticyclones, qui tournent en sens inverse, sont plus froids en haut mais plus chauds en bas.
Les résultats indiquent également que ces tempêtes sont beaucoup plus hautes que prévu, certaines s’étendant à 60 milles (100 kilomètres) sous le sommet des nuages et d’autres, y compris la Grande Tache Rouge, s’étendant sur 200 milles (350 kilomètres). Cette découverte surprise démontre que les tourbillons couvrent des régions au-delà de celles où l’eau se condense et les nuages se forment, en dessous de la profondeur où la lumière du soleil réchauffe l’atmosphère.
La hauteur et la taille de la Grande Tache Rouge signifient que la concentration de masse atmosphérique dans la tempête pourrait potentiellement être détectable par des instruments étudiant le champ de gravité de Jupiter. Deux survols rapprochés de Juno au-dessus de l’endroit le plus célèbre de Jupiter ont permis de rechercher la signature gravitationnelle de la tempête et de compléter les résultats MWR sur sa profondeur.
Avec Juno voyageant bas sur le pont nuageux de Jupiter à environ 130 000 mph (209 000 km/h), les scientifiques de Juno ont pu mesurer des changements de vitesse aussi faibles que 0,01 millimètre par seconde à l’aide d’une antenne de suivi du Deep Space Network de la NASA, à une distance de plus de 400 millions de miles (650 millions de kilomètres). Cela a permis à l’équipe de limiter la profondeur de la Grande Tache Rouge à environ 300 miles (500 kilomètres) sous le sommet des nuages.
“La précision requise pour obtenir la gravité de la Grande Tache Rouge lors du survol de juillet 2019 est stupéfiante”, a déclaré Marzia Parisi, scientifique Juno du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud et auteur principal d’un article dans le Journal Science sur les survols gravimétriques de la Grande tache rouge. “Le fait de pouvoir compléter les découvertes de MWR sur la profondeur nous donne une grande confiance dans le fait que les futures expériences de gravité à Jupiter donneront des résultats tout aussi intrigants.”
Ceintures et zones
En plus des cyclones et des anticyclones, Jupiter est connue pour ses ceintures et zones distinctives – des bandes de nuages blancs et rougeâtres qui s’enroulent autour de la planète. Des vents forts d’est-ouest se déplaçant dans des directions opposées séparent les bandes. Juno avait déjà découvert que ces vents, ou courants-jets, atteignaient des profondeurs d’environ 2 000 milles (environ 3 200 kilomètres). Les chercheurs tentent toujours de résoudre le mystère de la formation des courants-jets. Les données recueillies par le MWR de Juno au cours de plusieurs passages révèlent un indice possible : que le gaz ammoniac de l’atmosphère monte et descend en alignement remarquable avec les courants-jets observés.
“En suivant l’ammoniac, nous avons trouvé des cellules de circulation dans les hémisphères nord et sud qui sont de nature similaire aux” cellules de Ferrel “, qui contrôlent une grande partie de notre climat ici sur Terre”, a déclaré Keren Duer, un étudiant diplômé de l’Institut Weizmann. of Science en Israël et auteur principal de l’article du Journal Science sur les cellules de type Ferrel sur Jupiter. “Alors que la Terre a une cellule de Ferrel par hémisphère, Jupiter en a huit – chacune au moins 30 fois plus grande.”
Les données MWR de Juno montrent également que les ceintures et les zones subissent une transition à environ 40 miles (65 kilomètres) sous les nuages d’eau de Jupiter. À faible profondeur, les ceintures de Jupiter sont plus brillantes en lumière micro-ondes que les zones voisines. Mais à des niveaux plus profonds, sous les nuages d’eau, le contraire est vrai – ce qui révèle une similitude avec nos océans.
“Nous appelons ce niveau la” Jovicline “par analogie à une couche de transition observée dans les océans de la Terre, connue sous le nom de thermocline – où l’eau de mer passe brusquement d’une température relative chaude à une couche relativement froide”, a déclaré Leigh Fletcher, une scientifique participant à Juno de l’Université. de Leicester au Royaume-Uni et auteur principal de l’article dans le Journal of Geophysical Research: Planets mettant en évidence les observations micro-ondes de Juno des ceintures et zones tempérées de Jupiter.
Cyclones polaires
Junon précédemment découvert dispositions polygonales de tempêtes cycloniques géantes aux deux pôles de Jupiter – huit disposées en octogonal au nord et cinq disposées en pentagone au sud. Aujourd’hui, cinq ans plus tard, les scientifiques de la mission utilisant les observations du Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) du vaisseau spatial ont déterminé que ces phénomènes atmosphériques sont extrêmement résistants et restent au même endroit.
“Les cyclones de Jupiter affectent le mouvement les uns des autres, les faisant osciller autour d’une position d’équilibre”, a déclaré Alessandro Mura, co-investigateur Juno à l’Institut national d’astrophysique de Rome et auteur principal d’un article récent dans Geophysical Research Letters sur les oscillations et la stabilité. dans les cyclones polaires de Jupiter. “Le comportement de ces oscillations lentes suggère qu’elles ont des racines profondes.”
Les données JIRAM indiquent également que, comme les ouragans sur Terre, ces cyclones veulent se déplacer vers les pôles, mais les cyclones situés au centre de chaque pôle les repoussent. Ce bilan explique où résident les cyclones et les différents nombres à chaque pôle.
En savoir plus sur la mission
JPL, une division de Caltech à Pasadena, en Californie, gère la mission Juno. Juno fait partie du programme New Frontiers de la NASA, qui est géré au Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, pour la direction de la mission scientifique de l’agence à Washington. Lockheed Martin Space à Denver a construit et exploite le vaisseau spatial.
