Lancée par la NASA le 5 août 2011 et mise en orbite autour de Jupiter le 5 juillet 2016, la sonde spatiale Juno a pour objectif l’étude de la planète jovienne et transmet régulièrement aux astrophysiciens des images de la géante gazeuse, riches en informations et en détails. Le pôle nord intéresse plus particulièrement les scientifiques à cause de sa forte activité cyclonique. Récemment, des astrophysiciens de la NASA ont publié une animation 3D infrarouge de cette zone de Jupiter.

La sonde spatiale Juno embarque à son bord de nombreux instruments de mesure et d’observation parmi lesquels le spectromètre infrarouge JIRAM (Jupiter Infrared Aural Mapper). Cette caméra infrarouge permet à l’orbiteur de sonder les couches atmosphériques supérieures de Jupiter jusqu’à 70 km de profondeur. Les observations infrarouges effectuées permettent de mieux comprendre la dynamique atmosphérique de la planète et notamment celle de ses tempêtes polaires.

Les scientifiques de la mission ont généré, à partir des données recueillies par JIRAM, une animation du pôle nord de Jupiter afin d’étudier en détails les différentes forces à l’oeuvre dans cette zone. Le pôle nord jovien est dominé par un anticyclone central stable persistant, entouré par huit cyclones circumpolaires de diamètres compris entre 4000 et 4600 km. Cette reconstitution dans le domaine des infrarouges vient compléter les observations effectuées dans le visible par la caméra JunoCam ayant, elle aussi, révélé la configuration anticyclonique symétrique inhabituelle observée par JIRAM.

cyclones jupiter visibles

Photo prise par la caméra JunoCam dans le visible, montrant le pôle nord de Jupiter avec son anticyclone central et ses 8 cyclones périphériques. Crédits : NASA/SwRI/MSSS/ASI/INAF/JIRAM/Björn Jónsson

« Avant Juno, nous ne pouvions que deviner à quoi ressemblaient les pôles de Jupiter » explique Alberto Adriani, astrophysicien à l’Institute for Space Astrophysics and Planetology (Rome) collaborant à la mission Juno. « Maintenant que Juno vole à courte distance au-dessus des pôles, nous avons accès à l’imagerie infrarouge des motifs météorologiques polaires de Jupiter et de ses cyclones géants avec une résolution spatiale inégalée ».

Quelques autres images les unes plus impressionnantes que les autres :

Effet zoom-in, zoom-out, en partant du pôle nord au pôle sud. Image en HD disponible ici. Crédits : NASA/SwRI/ MSSS/Seán Doran

Crédits : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

Cette image grand angle, traitée par l’ingénieur logiciel de la NASA Kevin M. Gill, montre d’autres petites tempêtes rouges. Crédits : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

Gill a également partagé cette image d’une tempête blanche géante sur Jupiter, que la NASA appelle officiellement « ovale blanc anticyclonique WS-4 ». Crédits : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

Et voici l’impressionnante tempête blanche vue de plus près. Le niveau de détails est impressionnant. Crédits : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

Voici une image composite de la Grande Tache rouge de Jupiter (un gigantesque anticyclone), réalisée à partir de 3 clichés distincts. Sa longueur ? 15’000 kilomètres ! Crédits : NASA/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/Seán Doran

Vers une meilleure compréhension de la rotation interne et de la composition de Jupiter

La vidéo ci-dessous montre une reconstitution 3D du pôle nord de la géante gazeuse, créée à partir des images infrarouges capturées par JIRAM lors de son quatrième passage au périjove (point de l’orbite d’un objet au plus près de Jupiter) le 2 février 2017. Les nuages froids (avec une température de brillance d’environ -83 °C) de haute altitude apparaissent en rouge, tandis que les nuages plus chauds (avec une température de brillance d’environ -13 °C) de basse altitude apparaissent en jaune.

La mission Juno a également permis aux astrophysiciens de mieux comprendre les processus à l’origine de la rotation intérieure de la planète. « Avant Juno, nous ne pouvions privilégier l’un des modèles théoriques expliquant cette rotation intérieure, car tous étaient en accord avec les données issues des observations terrestres et d’autres missions spatiales » explique Tristan Guillot, astrophysicien à l’université de la Côte d’Azur.

« Mais avec Juno c’est différent – elle orbite Jupiter d’un pôle à l’autre et s’approche plus de la planète que n’importe quel autre engin spatial. Grâce à l’extrême précision apportée par les données gravitationnelles de Juno, nous avons résolu l’énigme de la rotation intérieure de Jupiter : les différentes zones et bandes atmosphériques tournant à des vitesses différentes peuvent s’étendre jusqu’à 3000 km ; dès lors, l’hydrogène devient suffisamment conducteur pour être entraîné dans une rotation uniforme par le puissant champ électromagnétique jovien ».

Les données utilisées pour analyser la rotation intérieure de Jupiter contenaient également des informations sur sa structure et sa composition internes. L’absence de connaissances sur la rotation interne rendait extrêmement difficile l’élaboration de modèles sur l’intérieur même de la planète. « Maintenant, le véritable travail peut commencer : déterminer la composition interne de la plus grande planète du système solaire » affirme Guillot.

Dynamo et champ magnétique : un nouveau modèle pour Jupiter

Durant l’European Geosciences Union General Assembly qui s’est tenue hier à Vienne (Autriche) et lors de laquelle ces résultats ont été révélés, Jack Connerney et ses collègues du Space Research Corporation (Maryland) ont présenté le tout premier modèle détaillé du champ magnétique de Jupiter, réalisé à partir de mesures obtenues par Juno au cours de 8 orbites autour de la planète. À partir de celles-ci, les scientifiques ont élaboré une cartographie du champ magnétique de surface (71’750 km) et de la région interne abritant le mécanisme de dynamo à l’origine du champ magnétique.

Ces données signent une extraordinaire avancée dans la compréhension actuelle de la dynamique planétaire de Jupiter et permettront aux astrophysiciens de redéfinir plus précisément les objectifs à venir de Juno. « Nous découvrons que le champ magnétique de Jupiter ne ressemble en rien à ce que nous avions imaginé » explique Connerney. « Les mesures de Juno concernant l’environnement magnétique de Jupiter représente le début d’une nouvelle ère dans l’étude des dynamos planétaires ».

Cette vidéo montre la cartographie du champ magnétique et de l’effet dynamo planétaire de Jupiter. Les zones rouges indiquent l’endroit où les lignes de champ magnétique émergent de l’intérieur de la planète, et les zones bleues l’endroit où elles plongent dedans :

La carte de la source dynamo établie par l’équipe de Connerney a révélé des irrégularités inattendues, des régions d’intensité magnétique étonnement élevée et une structure du champ magnétique plus complexe dans l’hémisphère nord que dans l’hémisphère sud. À mi-chemin entre l’équateur et le pôle nord, se trouve une zone où le champ magnétique est puissant et positif, entourée de zones de moindre intensité et négatives. Dans l’hémisphère sud, cependant, le champ magnétique est entièrement négatif et devient de plus en plus intense de l’équateur au pôle.

Malgré toutes ces nouvelles informations, les scientifiques se questionnent encore quant à l’origine de telles disparités. Les futures données recueillies par Juno permettront d’affiner les modèles actuels. « Juno n’en est qu’à un tiers de sa mission de cartographie et nous découvrons déjà plusieurs indices sur le fonctionnement de la dynamo jovienne. L’équipe est réellement excitée dans l’attente des données en provenance des orbites restantes » conclut Connerney.

La mission Juno est censée prendre fin le 16 juillet 2018, après son 14ème périjove. Toutefois, la NASA devrait reconduire celle-ci pendant deux ou trois ans encore, en fonction des données attendues. Une fois sa mission accomplie, Juno sera propulsée sur Jupiter pour être détruite. Cependant, l’agence spatiale américaine devra prendre d’importantes précautions. En effet, elle devra s’assurer que la sonde ne termine pas sa course sur Europe, l’un des satellites naturels de Jupiter ; celui-ci est susceptible d’abriter un océan d’eau liquide, et donc potentiellement une vie extraterrestre, et ne doit donc pas risquer d’être contaminé.

Source : NASA

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