La grande tache rouge est la tache sombre au milieu de cette image infrarouge. Il fait sombre à cause des nuages épais qui bloquent le rayonnement thermique. La bande jaune désigne la partie de la Grande Tache Rouge utilisée dans l'analyse de l'astrophysicien Gordon L. Bjoraker. Crédit :Centre de vol spatial Goddard de la NASA/Gordon Bjoraker
Depuis des siècles, les scientifiques ont travaillé pour comprendre la composition de Jupiter. Ce n'est pas étonnant :cette mystérieuse planète est de loin la plus grande de notre système solaire, et chimiquement, le plus proche parent du Soleil. Comprendre Jupiter est une clé pour en savoir plus sur la formation de notre système solaire, et même sur la façon dont les autres systèmes solaires se développent.
Mais une question critique a tourmenté les astronomes depuis des générations :y a-t-il de l'eau au fond de l'atmosphère de Jupiter, et si oui, combien?
Gordon L. Bjoraker, un astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, rapporté dans un article récent du Journal astronomique que lui et son équipe ont rapproché la communauté de recherche jovienne de la réponse.
En regardant depuis des télescopes au sol à des longueurs d'onde sensibles au rayonnement thermique s'échappant des profondeurs de la tempête persistante de Jupiter, la Grande Tache Rouge, ils ont détecté les signatures chimiques de l'eau au-dessus des nuages les plus profonds de la planète. La pression de l'eau, les chercheurs ont conclu, combinés à leurs mesures d'un autre gaz oxygéné, monoxyde de carbone, implique que Jupiter a 2 à 9 fois plus d'oxygène que le soleil. Cette découverte appuie les modèles théoriques et de simulation informatique qui ont prédit une eau abondante (H
La révélation était émouvante étant donné que l'expérience de l'équipe aurait pu facilement échouer. La Grande Tache Rouge est pleine de nuages denses, ce qui rend difficile l'échappement de l'énergie électromagnétique et enseigne aux astronomes quoi que ce soit sur la chimie à l'intérieur.
"Il s'avère qu'ils ne sont pas si épais qu'ils bloquent notre capacité à voir profondément, " a déclaré Bjoraker. " Cela a été une agréable surprise. "
La nouvelle technologie spectroscopique et la pure curiosité ont donné à l'équipe un coup de pouce pour scruter l'intérieur de Jupiter, qui a une atmosphère à des milliers de kilomètres de profondeur, Bjoraker a déclaré:"Nous avons pensé, bien, voyons simplement ce qu'il y a là-bas."
Les données collectées par Bjoraker et son équipe viendront compléter les informations que le vaisseau spatial Juno de la NASA recueille alors qu'il fait le tour de la planète du nord au sud une fois tous les 53 jours.
Entre autres, Juno recherche de l'eau avec son propre spectromètre infrarouge et avec un radiomètre micro-ondes qui peut sonder plus profondément que quiconque n'en a jamais vu - jusqu'à 100 bars, ou 100 fois la pression atmosphérique à la surface de la Terre. (L'altitude sur Jupiter est mesurée en barres, qui représentent la pression atmosphérique, puisque la planète n'a pas de surface, comme la Terre, à partir de laquelle mesurer l'altitude.)
Si Juno renvoie des résultats d'eau similaires, soutenant ainsi la technique au sol de Bjoraker, cela pourrait ouvrir une nouvelle fenêtre pour résoudre le problème de l'eau, dit Amy Simon de Goddard, un expert des atmosphères planétaires.
"Si ça marche, alors peut-être que nous pouvons l'appliquer ailleurs, comme Saturne, Uranus ou Neptune, où nous n'avons pas de Juno, " elle a dit.
Juno est le dernier vaisseau spatial chargé de trouver de l'eau, probablement sous forme de gaz, sur cette planète gazeuse géante.
L'eau est une molécule importante et abondante dans notre système solaire. Il a engendré la vie sur Terre et lubrifie maintenant bon nombre de ses processus les plus essentiels, y compris la météo. C'est un facteur critique dans le temps turbulent de Jupiter, trop, et pour déterminer si la planète a un noyau fait de roche et de glace.
On pense que Jupiter est la première planète à s'être formée en siphonnant les éléments restants de la formation du Soleil lorsque notre étoile a fusionné d'une nébuleuse amorphe dans la boule de gaz enflammée que nous voyons aujourd'hui. Une théorie largement acceptée jusqu'à il y a plusieurs décennies était que Jupiter était de composition identique au Soleil; une boule d'hydrogène avec un soupçon d'hélium - tout gaz, pas de noyau.
Mais les preuves s'accumulent que Jupiter a un noyau, peut-être 10 fois la masse de la Terre. Un vaisseau spatial qui a déjà visité la planète a trouvé des preuves chimiques qu'il a formé un noyau de roche et de glace d'eau avant de se mélanger aux gaz de la nébuleuse solaire pour former son atmosphère. La façon dont la gravité de Jupiter tire sur Juno soutient également cette théorie. Il y a même des éclairs et du tonnerre sur la planète, phénomènes alimentés par l'humidité.
"Les lunes qui orbitent autour de Jupiter sont principalement de la glace d'eau, donc tout le quartier a beaucoup d'eau, " a déclaré Bjoraker. " Pourquoi la planète - qui est cette énorme gravité bien, ne serait-elle pas, où tout tombe dedans, sois riche en eau, trop?"
La question de l'eau a laissé perplexe les scientifiques planétaires; pratiquement à chaque fois que des preuves de H2O se matérialisent, quelque chose arrive pour les mettre hors de l'odeur. Un exemple préféré parmi les experts de Jupiter est le vaisseau spatial Galileo de la NASA, qui a largué une sonde dans l'atmosphère en 1995 qui s'est retrouvée dans une région exceptionnellement sèche. "C'est comme envoyer une sonde sur Terre, atterrissage dans le désert de Mojave, et concluant que la Terre est sèche, " a souligné Bjoraker.
Dans leur quête d'eau, Bjoraker et son équipe ont utilisé les données de rayonnement collectées depuis le sommet de Maunakea à Hawaï en 2017. Ils se sont appuyés sur le télescope infrarouge le plus sensible de la Terre au W.M. Observatoire de Keck, et également sur un nouvel instrument capable de détecter une plus large gamme de gaz à l'installation du télescope infrarouge de la NASA.
L'idée était d'analyser l'énergie lumineuse émise à travers les nuages de Jupiter afin d'identifier les altitudes de ses couches nuageuses. Cela aiderait les scientifiques à déterminer la température et d'autres conditions qui influencent les types de gaz qui peuvent survivre dans ces régions.
Les experts de l'atmosphère planétaire s'attendent à ce qu'il y ait trois couches nuageuses sur Jupiter :une couche inférieure composée de glace d'eau et d'eau liquide, un milieu fait d'ammoniac et de soufre, et une couche supérieure en ammoniac.
Pour le confirmer par des observations au sol, L'équipe de Bjoraker a examiné les longueurs d'onde dans la gamme infrarouge de la lumière où la plupart des gaz n'absorbent pas la chaleur, permettant aux signatures chimiques de s'échapper. Spécifiquement, ils ont analysé les modèles d'absorption d'une forme de méthane. Parce que Jupiter est trop chaud pour que le méthane gèle, son abondance ne doit pas changer d'un endroit à l'autre de la planète.
"Si vous voyez que la force des lignes de méthane varie de l'intérieur vers l'extérieur de la Grande Tache Rouge, ce n'est pas parce qu'il y a plus de méthane ici que là-bas, " dit Bjoraker, "c'est parce qu'il y a plus épais, nuages profonds qui bloquent le rayonnement dans la Grande Tache Rouge."
L'équipe de Bjoraker a trouvé des preuves des trois couches de nuages dans la Grande Tache Rouge, prenant en charge les modèles antérieurs. La couche nuageuse la plus profonde est à 5 bars, l'équipe a conclu, là où la température atteint le point de congélation de l'eau, dit Bjoraker, "Alors je dis que nous avons très probablement trouvé un nuage d'eau." L'emplacement du nuage d'eau, plus la quantité de monoxyde de carbone que les chercheurs ont identifiée sur Jupiter, confirme que Jupiter est riche en oxygène et, Donc, l'eau.
La technique de Bjoraker doit maintenant être testée sur d'autres parties de Jupiter pour obtenir une image complète de l'abondance globale de l'eau, et ses données au carré avec les découvertes de Juno.
"L'abondance d'eau de Jupiter nous en dira long sur la formation de la planète géante, mais seulement si nous pouvons déterminer combien d'eau il y a sur la planète entière, " a déclaré Steven M. Levin, un scientifique du projet Juno au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie.
