La partie centrale couvre une superficie de 3200 x 3800 km. Des nuages blancs d'ammoniac peuvent être vus, tournant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Des nuages s'élevant jusqu'à 15 km au-dessus des autres (en fonction de l'ombre qu'ils projettent) sont visibles à plusieurs endroits, en particulier dans la partie centrale supérieure du cyclone. On pense que ces tempêtes contiennent une sorte de grêle eau-ammoniac ('boules de boules') spécifique à l'atmosphère de Jupiter, qui entraîne l'ammoniac dans l'atmosphère profonde et peut expliquer la présence d'éclairs peu profonds. Crédit :NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill
Les nouveaux résultats de Juno suggèrent que les violents orages qui ont lieu dans l'atmosphère de Jupiter peuvent former de la grêle riche en ammoniac, ou « boules de champignons », ' qui jouent un rôle clé dans la dynamique atmosphérique de la planète. Cette théorie, développé à partir des données du radiomètre micro-ondes de Juno par l'équipe Juno, est décrit dans deux publications dirigées par un chercheur du Laboratoire Lagrange (CNRS/Observatoire de la Côte d'Azur/Université Côte d'Azur) avec le soutien du CNES. La théorie met en lumière certains aspects déroutants de la météorologie de Jupiter et a des implications sur le fonctionnement général des atmosphères des planètes géantes. Cette, et les constatations connexes, sont présentés dans une série de trois articles publiés dans des revues La nature et Planètes JGR .
L'eau est une substance clé dans la météorologie des planètes et on pense qu'elle joue un rôle clé dans leur formation. Les tempêtes terrestres sont entraînées par la dynamique de l'eau créant des orages électriques que l'on pense être connectés à des régions où coexistent plusieurs phases d'eau (solide, liquide et gaz). Comme sur Terre, L'eau de Jupiter est déplacée par les orages. On pense que ceux-ci se forment dans l'atmosphère profonde de la planète, environ 50 km sous les nuages visibles, où la température est proche de 0 degrés C. Lorsque ces orages sont suffisamment puissants, ils transportent des cristaux de glace d'eau dans la haute atmosphère.
Dans le premier article, des chercheurs américains et du Laboratoire Lagrange suggèrent que lorsque ces cristaux interagissent avec l'ammoniac gazeux, l'ammoniac agit comme un antigel, changer la glace en liquide. Sur Jupiter comme sur Terre, un mélange de 2/3 d'eau et 1/3 de gaz ammoniac restera liquide jusqu'à une température de -100 degrés C. Les cristaux de glace qui ont été projetés haut dans l'atmosphère de Jupiter sont fondus par le gaz ammoniac, formation d'un liquide eau-ammoniac, et devenir les graines de grêlons d'ammoniaque exotiques, surnommés « mushballs » par les chercheurs. Les boulettes étant plus lourdes, elles tombent alors plus profondément dans l'atmosphère jusqu'à ce qu'elles atteignent un point où elles s'évaporent. Ce mécanisme entraîne l'ammoniac et l'eau jusqu'à des niveaux profonds dans l'atmosphère de la planète.
Les mesures de Juno ont découvert que si l'ammoniac est abondant près de l'équateur de Jupiter, il est très variable et généralement appauvri ailleurs à des pressions très profondes. Avant Junon, les scientifiques ont vu des preuves que certaines parties de l'atmosphère de Jupiter étaient appauvries en ammoniac à des profondeurs relativement faibles, mais cela n'avait jamais été expliqué. Pour expliquer la découverte par Junon de la variabilité profonde de l'ammoniac dans la majeure partie de Jupiter, les chercheurs ont développé un modèle de mélange atmosphérique qui est présenté dans un deuxième article. Ils montrent ici que la présence d'orages et la formation de boules mushball eau-ammoniac dessèchent l'atmosphère profonde de son ammoniac et rendent compte des variations observées par Juno en fonction de la latitude.
Ce graphique dépeint le processus évolutif de « éclairs peu profonds » et de grêlons d'eau ammoniacale appelés « boules de boules ». Un nuage d'orage en forme d'enclume prend naissance à environ 65 kilomètres sous le pont nuageux visible de Jupiter. Alimenté par convection humide à base d'eau, le nuage génère de forts courants ascendants qui déplacent l'eau liquide et les particules de glace d'eau vers le haut. Environ 12 miles (19 kilomètres) vers le haut, les températures sont si basses que toutes les particules d'eau se transforment en glace. Toujours en escalade, les particules de glace traversent une région située à environ 14 miles (23 kilomètres) sous les nuages supérieurs, où les températures sont comprises entre moins 121 degrés Fahrenheit (moins 85 degrés Celsius) et moins 150 degrés Fahrenheit (moins 100 degrés Celsius), (représenté comme une couche hachurée en vert). À ce moment, la vapeur d'ammoniac dans l'atmosphère agit comme un antigel, faire fondre les cristaux d'eau-glace, en les transformant en gouttelettes d'eau ammoniacale liquide qui grandissent et rassemblent une coquille glacée solide pour devenir des boules de champignons. Une fois assez grand, ces grêlons fondants tombent, transportant à la fois de l'ammoniac et de l'eau dans l'atmosphère profonde de Jupiter où les boules de champignons finissent par s'évaporer. Crédit :NASA/JPL-Caltech/SwRI/CNRS
Dans un troisième article, les chercheurs rapportent des observations d'éclairs joviens par l'une des caméras de Juno. Les petits éclairs apparaissent comme des points lumineux sur le sommet des nuages, avec des tailles proportionnelles à leur profondeur dans l'atmosphère de Jupiter. Contrairement aux missions précédentes qui n'avaient observé que des éclairs provenant de régions profondes, La proximité de Junon avec la planète lui a permis de détecter les plus petits, flashs moins profonds. Ces flashs proviennent de régions où les températures sont inférieures à -66 degrés C et où l'eau seule ne peut être trouvée à l'état liquide. Pourtant, la présence d'un liquide est considérée comme cruciale pour le processus de génération de foudre. La détection par Juno d'orages « d'éclairs peu profonds » aux altitudes où de l'ammoniac liquide peut être créé est un soutien d'observation que le mécanisme de boule de neige peut en effet être à l'œuvre dans l'atmosphère de Jupiter.
Comprendre la météorologie de Jupiter et d'autres planètes géantes encore inexplorées comme Uranus et Neptune devrait nous permettre de mieux comprendre le comportement des exoplanètes géantes gazeuses en dehors de notre propre système solaire.
