Cette photo de Jupiter, prise par le télescope spatial Hubble de la NASA, a été cassé alors que la planète était relativement proche de la Terre, à une distance de 415 millions de milles. Crédit :NASA, ESA, et A. Simon (NASA Goddard)
Le télescope spatial James Webb de la NASA, l'observatoire spatial le plus ambitieux et le plus complexe jamais construit, utilisera ses capacités infrarouges inégalées pour étudier la grande tache rouge de Jupiter, jeter un nouvel éclairage sur la tempête énigmatique et s'appuyer sur les données renvoyées par le télescope spatial Hubble de la NASA et d'autres observatoires.
La tempête emblématique de Jupiter figure sur la liste des cibles du télescope Webb choisies par les observateurs à temps garanti, scientifiques qui ont aidé à développer le télescope incroyablement complexe et parmi les premiers à l'utiliser pour observer l'univers. L'un des objectifs scientifiques du télescope est d'étudier les planètes, y compris les mystères encore détenus par les planètes de notre propre système solaire depuis Mars et au-delà.
Leigh Fletcher, chercheur principal en sciences planétaires à l'Université de Leicester au Royaume-Uni, est le scientifique principal sur les observations du télescope Webb de la tempête de Jupiter. Son équipe fait partie d'un effort plus large pour étudier plusieurs cibles dans notre système solaire avec Webb, dirigé par l'astronome Heidi Hammel, le vice-président exécutif de l'Association des universités pour la recherche en astronomie (AURA). La NASA a sélectionné Hammel comme scientifique interdisciplinaire pour Webb en 2002.
"La sensibilité infrarouge de Webb fournit un merveilleux complément aux études de longueur d'onde visible de Hubble de la Grande Tache Rouge, ", a expliqué Hammel. "Les images de Hubble ont révélé des changements frappants dans la taille de la Grande Tache Rouge au cours de la durée de vie de plusieurs décennies de la mission."
Fletcher et son équipe prévoient d'utiliser l'instrument infrarouge moyen (MIRI) de Webb pour créer des cartes multispectrales de la Grande Tache Rouge et analyser son thermique, structures chimiques et nuageuses. Les scientifiques pourront observer des longueurs d'onde infrarouges qui pourraient faire la lumière sur les causes de la couleur emblématique du spot, qui est souvent attribué au rayonnement ultraviolet du soleil interagissant avec l'azote, des produits chimiques contenant du soufre et du phosphore qui sont soulevés de l'atmosphère plus profonde de Jupiter par de puissants courants atmosphériques au sein de la tempête.
Cette image en couleurs vraies de la grande tache rouge de Jupiter a été créée par le citoyen scientifique Björn Jónsson à l'aide des données de l'imageur JunoCam sur le vaisseau spatial Juno de la NASA. Crédit :NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Björn Jónsson
Fletcher a expliqué que l'utilisation de MIRI pour observer dans la plage de 5 à 7 micromètres pourrait être particulièrement révélatrice pour la Grande Tache Rouge, comme aucune autre mission n'a pu observer Jupiter dans cette partie du spectre électromagnétique, et les observations dans de telles longueurs d'onde ne sont pas possibles depuis la Terre. Ces longueurs d'onde de la lumière pourraient permettre aux scientifiques de voir les sous-produits chimiques uniques de la tempête, qui donnerait un aperçu de sa composition.
"Nous rechercherons les signatures de tous les composés chimiques propres à la [Grande Tache Rouge]... qui pourraient être responsables des chromophores rouges, " a déclaré Fletcher. Les chromophores sont les parties des molécules responsables de leur couleur. Fletcher a ajouté, "Si nous ne voyons aucune chimie ou signature d'aérosol inattendue... alors le mystère de cette couleur rouge peut rester non résolu."
Les observations de Webb peuvent également aider à déterminer si la grande tache rouge génère de la chaleur et la libère dans la haute atmosphère de Jupiter, un phénomène qui pourrait expliquer les températures élevées dans cette région. Des recherches récentes financées par la NASA ont montré que la collision des ondes de gravité et des ondes sonores, produit par la tempête, pourrait générer la chaleur observée, et Fletcher a déclaré que Webb pourrait être en mesure de collecter des données pour soutenir cela.
"Toutes les ondes produites par l'activité convective vigoureuse au sein de la tempête doivent traverser la stratosphère avant d'atteindre l'ionosphère et la thermosphère, " expliqua-t-il. " Donc, s'ils existent vraiment et sont responsables du chauffage des couches supérieures de Jupiter, j'espère que nous verrons des preuves de leur passage dans nos données."
Des générations d'astronomes ont étudié la Grande Tache Rouge; la tempête est surveillée depuis 1830, mais il existe peut-être depuis plus de 350 ans. La raison de la longévité de la tempête reste en grande partie un mystère, et Fletcher a expliqué que la clé pour comprendre la formation des tempêtes sur Jupiter est d'assister à leur cycle de vie complet - en croissance, contraction, et finalement mourir. Nous n'avons pas vu la forme de la Grande Tache Rouge, et il ne mourra peut-être pas de sitôt (bien qu'il ait diminué, comme documenté par des images du télescope spatial Hubble de la NASA et d'autres observatoires), les scientifiques doivent donc se fier à l'observation de tempêtes "plus petites et plus fraîches" sur la planète pour voir comment elles commencent et évoluent, quelque chose que Webb pourrait faire à l'avenir, dit Fletcher.
"Ces observations particulières révéleront la structure verticale de la tempête, qui sera une contrainte importante pour les simulations numériques de la météorologie jovienne [Jupiter], " expliqua-t-il. " Si ces simulations peuvent aider à expliquer ce que Webb observe dans l'infrarouge, alors nous ferons un pas de plus pour comprendre comment ces gigantesques maelströms vivent si longtemps."
