En utilisant l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), dont l'Observatoire Européen Austral (ESO) est partenaire, une équipe d'astronomes a mesuré pour la première fois directement les vents dans l'atmosphère moyenne de Jupiter. En analysant les séquelles d'une collision de comètes dans les années 1990, les chercheurs ont révélé des vents incroyablement puissants, avec des vitesses allant jusqu'à 1450 kilomètres à l'heure, près des pôles de Jupiter. Ils pourraient représenter ce que l'équipe a décrit comme "une bête météorologique unique dans notre système solaire".

Jupiter est célèbre pour ses bandes rouges et blanches distinctives, des nuages ​​tourbillonnants de gaz en mouvement que les astronomes utilisent traditionnellement pour suivre les vents dans la basse atmosphère de Jupiter. Les astronomes ont également vu, près des pôles de Jupiter, les lueurs vives connues sous le nom d'aurores, qui semblent être associés à des vents forts dans la haute atmosphère de la planète. Mais jusqu'à maintenant, les chercheurs n'avaient jamais pu mesurer directement les régimes de vent entre ces deux couches atmosphériques, dans la stratosphère.

Mesurer la vitesse du vent dans la stratosphère de Jupiter à l'aide de techniques de suivi des nuages ​​est impossible en raison de l'absence de nuages ​​dans cette partie de l'atmosphère. Cependant, les astronomes ont reçu une autre aide à la mesure sous la forme de la comète Shoemaker-Levy 9 , qui est entré en collision avec la géante gazeuse de façon spectaculaire en 1994. Cet impact a produit de nouvelles molécules dans la stratosphère de Jupiter, où ils se déplacent avec les vents depuis.

Une équipe d'astronomes, dirigé par Thibault Cavalié du Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux en France, ont maintenant suivi l'une de ces molécules, le cyanure d'hydrogène, pour mesurer directement les jets stratosphériques sur Jupiter. Les scientifiques utilisent le mot "jets" pour désigner des bandes étroites de vent dans l'atmosphère, comme les jets de la Terre.

"Le résultat le plus spectaculaire est la présence de jets puissants, avec des vitesses allant jusqu'à 400 mètres par seconde, qui se situent sous les aurores près des pôles, " dit Cavalié. Ces vitesses de vent, équivalent à environ 1450 kilomètres à l'heure, sont plus de deux fois les vitesses maximales des tempêtes atteintes dans la grande tache rouge de Jupiter et plus de trois fois la vitesse du vent mesurée sur les tornades les plus fortes de la Terre.

"Notre détection indique que ces jets pourraient se comporter comme un vortex géant d'un diamètre jusqu'à quatre fois supérieur à celui de la Terre, et quelque 900 kilomètres d'altitude, " explique le co-auteur Bilal Benmahi, également du Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux. "Un vortex de cette taille serait une bête météorologique unique dans notre système solaire, " ajoute Cavalié.

Les astronomes étaient conscients des vents forts près des pôles de Jupiter, mais bien plus haut dans l'atmosphère, des centaines de kilomètres au-dessus de la zone d'intérêt de la nouvelle étude, qui est publié aujourd'hui dans Astronomie &Astrophysique . Des études antérieures avaient prédit que ces vents dans la haute atmosphère diminueraient de vitesse et disparaîtraient bien avant d'atteindre la profondeur de la stratosphère. "Les nouvelles données d'ALMA nous disent le contraire, " dit Cavalié, ajoutant que trouver ces forts vents stratosphériques près des pôles de Jupiter était une "réelle surprise".

L'équipe a utilisé 42 des 66 antennes de haute précision d'ALMA, situé dans le désert d'Atacama au nord du Chili, pour analyser les molécules de cyanure d'hydrogène qui se déplacent dans la stratosphère de Jupiter depuis l'impact de Shoemaker-Levy 9. Les données ALMA leur ont permis de mesurer le décalage Doppler - de minuscules changements dans la fréquence du rayonnement émis par les molécules - causé par le vents dans cette région de la planète. « En mesurant ce changement, nous avons pu déduire la vitesse des vents un peu comme on pourrait déduire la vitesse d'un train qui passe par le changement de la fréquence du sifflet du train, " explique le co-auteur de l'étude Vincent Hue, un scientifique planétaire au Southwest Research Institute aux États-Unis.

En plus des vents polaires surprenants, l'équipe a également utilisé ALMA pour confirmer l'existence de forts vents stratosphériques autour de l'équateur de la planète, en mesurant directement leur vitesse, aussi pour la première fois. Les jets repérés dans cette partie de la planète ont des vitesses moyennes d'environ 600 kilomètres à l'heure.

Les observations ALMA nécessaires pour suivre les vents stratosphériques aux pôles et à l'équateur de Jupiter ont pris moins de 30 minutes de temps de télescope. « Les niveaux de détail élevés que nous avons obtenus en ce court laps de temps démontrent vraiment la puissance des observations ALMA, " dit Thomas Greathouse, un scientifique du Southwest Research Institute aux États-Unis et co-auteur de l'étude. "C'est étonnant pour moi de voir la première mesure directe de ces vents."

"Ces résultats ALMA ouvrent une nouvelle fenêtre pour l'étude des régions aurorales de Jupiter, ce qui était vraiment inattendu il y a quelques mois à peine, " dit Cavalié. " Ils ont également préparé le terrain pour des mesures similaires mais plus étendues qui seront effectuées par la mission JUICE et son instrument à ondes submillimétriques, " Greathouse ajoute, se référant à l'explorateur de lunes JUpiter ICy de l'Agence spatiale européenne, qui devrait être lancé dans l'espace l'année prochaine.

Cette recherche est présentée dans l'article "Première mesure directe des jets auroraux et équatoriaux dans la stratosphère de Jupiter" publié aujourd'hui dans Astronomie &Astrophysique .