Figure 1. Une image infrarouge couleur composite de Jupiter révèle des particules de brume sur une plage d'altitudes, comme on le voit dans la lumière du soleil réfléchie. L'image a été prise à l'aide du télescope Gemini North avec le Near-InfraRed Imager (NIRI) le 18 mai. 2017, un jour avant le sixième passage rapproché de la mission Juno (« périjove ») de la planète. Les filtres colorés couvrent des longueurs d'onde comprises entre 1,69 et 2,275 microns et sont sensibles à des pressions de 10 millibars à 2 bars. La grande tache rouge (GRS) apparaît comme la région la plus brillante (blanche) à ces longueurs d'onde, qui sont principalement sensibles aux nuages et aux brumes à haute altitude près et au-dessus du sommet de la région convective de Jupiter - révélant que le GRS est l'une des caractéristiques les plus hautes de l'atmosphère de Jupiter. Les caractéristiques qui apparaissent en jaune/orange aux pôles de Jupiter proviennent de la réflexion de la lumière du soleil sur les brumes de haute altitude qui sont les produits de la chimie liée aux aurores dans la stratosphère supérieure de la planète. Les stries en spirale étroites qui semblent y entrer ou en sortir depuis les régions environnantes représentent probablement des caractéristiques atmosphériques étirées par les vents intenses à l'intérieur du GRS, comme la structure en forme de crochet sur son bord ouest (côté gauche). Certains sont balayés de son bord est (côté droit) et dans un vaste modèle d'écoulement en forme de vague; et il y a même une trace d'écoulement de son nord. D'autres caractéristiques à proximité du GRS comprennent le bloc sombre et l'ovale sombre au sud et au nord du modèle d'écoulement oriental, respectivement, indiquant une densité plus faible de particules de nuages et de brume à ces endroits. Les deux sont des circulations cycloniques de longue durée, rotation dans le sens des aiguilles d'une montre - dans le sens inverse de la rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre du GRS. Un motif de vagues proéminent est évident au nord de l'équateur, avec deux ovales brillants; ce sont des anticyclones qui sont apparus en janvier. La configuration des vagues et les ovales peuvent être associés à une recrudescence impressionnante d'activité orageuse qui a été observée sous ces latitudes cette année. Un autre ovale anticyclonique brillant est vu plus au nord. Juno pourrait passer au-dessus de ces ovales lors de son approche la plus rapprochée du 11 juillet. Des brumes élevées sont évidentes sur les deux régions polaires avec une structure spatiale qui n'a jamais été vue aussi clairement dans les images au sol, avec une grande variabilité dans leur structure spatiale. Les longueurs d'onde centrales et les couleurs attribuées aux filtres sont :1,69 microns (bleu), 2.045 microns (cyan), 2.169 microns (vert), 2.124 microns (jaune), et 2,275 microns (rouge). Crédit :Observatoire Gemini/AURA/NSF/JPL-Caltech/NASA
Des images très détaillées de l'observatoire Gemini décollent les couches atmosphériques de Jupiter pour soutenir le vaisseau spatial Juno de la NASA/JPL dans sa quête pour comprendre l'atmosphère de la planète géante.
L'imagerie haute résolution de Jupiter par le télescope Gemini North sur Maunakea informe la mission Juno d'événements fascinants dans l'atmosphère de Jupiter. "Les observations des Gémeaux, couvrant la majeure partie du premier semestre de cette année, ont déjà révélé un trésor d'événements fascinants dans l'atmosphère de Jupiter, " a déclaré Glenn Orton, PI pour cette étude d'optique adaptative Gemini et coordinateur des observations terrestres soutenant le projet Juno au Jet Propulsion Laboratory de Caltech.
« De retour en mai, Gemini a zoomé sur des caractéristiques intrigantes dans et autour de la grande tache rouge de Jupiter :y compris une structure tourbillonnante à l'intérieur de la tache, un curieux nuage en forme de crochet sur son côté ouest et une longue, vague à structure fine s'étendant de son côté est, " ajoute Orton. " Des événements comme celui-ci montrent qu'il y a encore beaucoup à apprendre sur l'atmosphère de Jupiter - la combinaison d'observations terrestres et spatiales est un puissant coup de poing dans l'exploration de Jupiter. "
Juno a maintenant effectué cinq passages rapprochés de l'atmosphère de Jupiter, dont le premier a eu lieu le 27 août 2016, et le dernier (le sixième) le 19 mai de cette année. Chacun de ces passages rapprochés a réservé des surprises à l'équipe scientifique de Juno, et le retour scientifique de Juno a bénéficié d'une campagne coordonnée de soutien terrestre - y compris des observations d'engins spatiaux en orbite autour de la Terre (couvrant les rayons X à travers les longueurs d'onde visibles) et des observatoires au sol (couvrant le proche infrarouge à travers les longueurs d'onde radio).
Figure 2. Gros plan d'images de la Grande Tache Rouge à partir d'images Gemini Near-InfraRed Imager (NIRI) montrant des différences dans la structure intérieure de ce vortex géant avec l'altitude. L'image du haut a été prise avec un filtre à 2,275 microns sensible aux particules à, et ci-dessus, pressions d'environ 10 millibars (environ 1% de la pression au niveau de la mer sur la Terre) dans la basse stratosphère de Jupiter. Il montre que les particules à ce niveau ont tendance à augmenter vers le centre de ce gigantesque vortex. L'image du milieu a été prise avec un filtre à 1,58 microns, sensible à pratiquement aucune absorption gazeuse, et est sensible à la luminosité des nuages, très semblable à la lumière rouge visible. Une structure en bandes de forme ovale subtile allant de l'extérieur vers l'intérieur peut être repérée sur l'image. La différence entre ces deux images illustre des différences majeures dans la dynamique de ce vortex avec l'altitude. L'image du bas a été prise avec un filtre à 4,68 microns, et montre une émission thermique brillante de l'atmosphère plus profonde partout où il y a un « ciel clair » (faible opacité des nuages dans la plage de 0,5 à 3 bars). Les deux panneaux supérieurs présentent les données du 18 mai 2017, tandis que le panneau du bas affiche les données du 11 janvier 2017. Crédit :Observatoire Gemini/AURA/NSF/JPL-Caltech/NASA/UC Berkeley
Prochaine étape :les passages rapprochés de Junon vers Jupiter le 11 juillet 2017. "Observations des Gémeaux, qui sont déjà en cours pour le survol de juillet, aident à guider nos plans pour ce passage, " a déclaré Orton. Il ajoute que les types de lumière capturés par Gemini donnent un aperçu puissant des couches de l'atmosphère de Jupiter et offrent une vue en 3 dimensions des nuages de Jupiter. Parmi les questions sur lesquelles Juno étudie, figurent les ondes atmosphériques à l'échelle planétaire mal comprises au sud l'équateur. "Nous ne savons pas si ces vagues pourraient être vues à des latitudes plus élevées, " a déclaré Orton. " Si c'est le cas, cela pourrait nous aider à comprendre des phénomènes dans la circulation de Jupiter qui sont assez déroutants. "
« Wow – des images plus remarquables du système d'optique adaptative de Gemini ! » dit Chris Davis, Chargé de programme pour Gemini à la National Science Foundation (NSF), l'une des cinq agences qui exploitent l'observatoire. "C'est formidable de voir cette puissante combinaison d'observations terrestres et spatiales, et les deux agences, NSF et NASA, travailler ensemble sur des découvertes si importantes sur le plan scientifique."
Les observations Gemini utilisent des filtres spéciaux qui se concentrent sur des couleurs de lumière spécifiques pouvant pénétrer la haute atmosphère et les nuages de Jupiter. Ces images sont sensibles à l'augmentation de l'absorption par les mélanges de méthane et d'hydrogène gazeux dans l'atmosphère de Jupiter. "Les images Gemini offrent une sensibilité verticale depuis les sommets des nuages de Jupiter jusqu'à la basse stratosphère de la planète, " selon Orton.
Les observations utilisent également la technologie d'optique adaptative pour éliminer de manière significative les distorsions dues aux turbulences dans l'atmosphère terrestre et produire ces images à très haute résolution. Spécifiquement, le détail visible dans ces images de Jupiter est comparable à la possibilité de voir une caractéristique de la taille de l'Irlande à partir de la distance actuelle de Jupiter d'environ 600 millions de kilomètres (365 millions de miles) de la Terre.
Figure 3. Aux longueurs d'onde infrarouges plus longues, Jupiter brille avec une émission thermique (chaleur). Dans les zones sombres de cette image de 4,8 microns, des nuages épais bloquent l'émission de l'atmosphère plus profonde. La grande tache rouge est visible juste en dessous du centre. Cette image, obtenu avec le Near-InfraRed Imager (NIRI) du télescope Gemini North, a été obtenu le 11 janvier 2017, les positions relatives des entités discrètes ont donc changé par rapport à l'image proche infrarouge de la figure 1. Crédit :Observatoire Gemini/AURA/NSF/UC Berkeley
En plus des images utilisant la technologie d'optique adaptative, un programme Gemini parallèle dirigé par Michael Wong de l'Université de Californie, Berkeley, utilisé un filtre de longueur d'onde plus longue, pour laquelle l'optique adaptative n'est pas nécessaire. Pour obtenir ces données plusieurs images ont été réalisées avec des poses courtes, et les images les plus nettes ont été combinées lors du traitement - une approche communément appelée « imagerie de la chance ». Les images obtenues avec ce filtre sont principalement sensibles à l'opacité des nuages (bloque la lumière) dans la plage de pression de 0,5 à 3 atmosphères. « Ces observations tracent des flux verticaux qui ne peuvent être mesurés autrement, éclairer le temps, climat et circulation générale dans l'atmosphère de Jupiter, " note Wong. Cette image est illustrée à la figure 3.
Le télescope Subaru a également fourni une imagerie infrarouge moyen simultanée avec son instrument COMICS - mesurant la production de chaleur de la planète dans une région spectrale non couverte par l'instrumentation de Juno, et produire des données sur la composition et la structure des nuages qui complètent à la fois les observations Juno et Gemini. Par exemple, ils montrent un intérieur très froid à la Grande Tache Rouge qui est entourée d'une région chaude à sa périphérie, impliquant une remontée d'air au centre qui est entourée d'affaissement. Ils montrent également une région très turbulente au nord-ouest de la Grande Tache Rouge. L'image Subaru est disponible sur :juno.html" target="_blank"> phys.org/news/2017-06-mid-infr … e-juno.html .
Le vaisseau spatial Juno de la NASA a été lancé en août 2011 et a commencé à orbiter autour de Jupiter début juillet 2016. L'un des principaux objectifs de la mission est d'améliorer notre compréhension de Jupiter - de ses propriétés atmosphériques à notre compréhension de la façon dont Jupiter et d'autres planètes du système solaire externe formé. La charge utile de neuf instruments de Juno peut sonder la composition atmosphérique, Température, la dynamique des nuages ainsi que les propriétés des champs magnétiques intenses et des aurores de Jupiter.
Les images dans le proche infrarouge de Gemini sont particulièrement utiles au Jupiter Infrared Auroral Mapper (JIRAM) de Juno. JIRAM prend des images à 3,5 et 4,8 microns et des spectres à résolution modérée à 2-5 microns. Les images Gemini fournissent un contexte spatial à haute résolution pour les observations spectroscopiques de la JIRAM et couvrent des longueurs d'onde et des régions de la planète non observées par la JIRAM. Ils imposent également une contrainte de la haute atmosphère sur la circulation de Jupiter dans l'atmosphère profonde déterminée par l'expérience du radiomètre à micro-ondes (MWR) de Juno.
