La mission Juno de la NASA a fourni ses premiers résultats scientifiques sur la quantité d'eau dans l'atmosphère de Jupiter. Publié récemment dans la revue Astronomie de la nature , les résultats de Juno estiment qu'à l'équateur, l'eau représente environ 0,25% des molécules de l'atmosphère de Jupiter, soit près de trois fois celle du Soleil. Ce sont également les premiers résultats sur l'abondance d'eau de la géante gazeuse puisque la mission Galileo de l'agence en 1995 a suggéré que Jupiter pourrait être extrêmement sec par rapport au Soleil (la comparaison n'est pas basée sur l'eau liquide mais sur la présence de ses composants, oxygène et hydrogène, présent dans le Soleil).

Une estimation précise de la quantité totale d'eau dans l'atmosphère de Jupiter est sur les listes de souhaits des planétologues depuis des décennies :le chiffre de la géante gazeuse représente une pièce manquante essentielle au puzzle de la formation de notre système solaire. Jupiter était probablement la première planète à se former, et il contient la plupart des gaz et des poussières qui n'ont pas été incorporés dans le Soleil.

Les principales théories sur sa formation reposent sur la quantité d'eau absorbée par la planète. L'abondance de l'eau a également des implications importantes pour la météorologie de la géante gazeuse (comment les courants du vent circulent sur Jupiter) et la structure interne. Alors que la foudre - un phénomène généralement alimenté par l'humidité - détectée sur Jupiter par Voyager et d'autres engins spatiaux impliquait la présence d'eau, une estimation précise de la quantité d'eau au plus profond de l'atmosphère de Jupiter restait insaisissable.

Avant que la sonde Galileo n'arrête de transmettre 57 minutes après le début de sa descente jovienne en décembre 1995, il a transmis par radio des mesures spectrométriques de la quantité d'eau dans l'atmosphère de la géante gazeuse jusqu'à une profondeur d'environ 75 miles (120 kilomètres), où la pression atmosphérique a atteint environ 320 livres par pouce carré (22 bars). Les scientifiques travaillant sur les données ont été consternés de trouver dix fois moins d'eau que prévu.

Plus surprenant encore :la quantité d'eau mesurée par la sonde Galileo semble encore augmenter à la plus grande profondeur mesurée, bien en dessous où les théories suggèrent que l'atmosphère devrait être bien mélangée. Dans une ambiance bien mélangée, la teneur en eau est constante dans toute la région et plus susceptible de représenter une moyenne mondiale ; en d'autres termes, il est plus susceptible d'être représentatif de l'eau à l'échelle de la planète. Lorsqu'il est combiné avec une carte infrarouge obtenue en même temps par un télescope au sol, les résultats suggèrent que la mission de la sonde n'a peut-être pas été chanceuse, échantillonner un endroit météorologique inhabituellement sec et chaud sur Jupiter.

"Juste au moment où nous pensons avoir compris les choses, Jupiter nous rappelle tout ce qu'il nous reste à apprendre, " a déclaré Scott Bolton, Chercheur principal Juno au Southwest Research Institute de San Antonio. "La découverte surprise de Juno selon laquelle l'atmosphère n'était pas bien mélangée, même bien en dessous du sommet des nuages, est une énigme que nous essayons toujours de résoudre. Personne n'aurait deviné que l'eau pouvait être si variable à travers la planète."

Mesurer l'eau d'en haut

Une rotation, vaisseau spatial à énergie solaire, Juno a été lancé en 2011. En raison de l'expérience de la sonde Galileo, la mission cherche à obtenir des lectures d'abondance d'eau dans de vastes régions de l'immense planète. Un nouveau type d'instrument pour l'exploration planétaire de l'espace lointain, Le radiomètre à micro-ondes (MWR) de Juno observe Jupiter d'en haut à l'aide de six antennes qui mesurent la température atmosphérique à plusieurs profondeurs simultanément. Le radiomètre à micro-ondes tire parti du fait que l'eau absorbe certaines longueurs d'onde du rayonnement micro-ondes, la même astuce utilisée par les fours à micro-ondes pour chauffer rapidement les aliments. Les températures mesurées sont utilisées pour contraindre la quantité d'eau et d'ammoniac dans l'atmosphère profonde, car les deux molécules absorbent le rayonnement micro-ondes.

L'équipe scientifique de Juno a utilisé les données recueillies lors des huit premiers survols scientifiques de Jupiter par Juno pour générer les résultats. Ils se sont d'abord concentrés sur la région équatoriale car l'atmosphère y apparaît plus mélangée, même en profondeur, que dans d'autres régions. De son perchoir orbital, le radiomètre a pu collecter des données à une profondeur beaucoup plus grande dans l'atmosphère de Jupiter que la sonde Galileo-93 miles (150 kilomètres), où la pression atteint environ 480 psi (33 bar).

"Nous avons trouvé que l'eau dans l'équateur était supérieure à ce que la sonde Galileo a mesuré, " dit Cheng Li, un scientifique Juno à l'Université de Californie, Berkeley. "Parce que la région équatoriale est très unique à Jupiter, nous devons comparer ces résultats avec la quantité d'eau dans d'autres régions."

Vers le nord

L'orbite de 53 jours de Juno se déplace lentement vers le nord, comme prévu, mettant plus de l'hémisphère nord de Jupiter dans une mise au point plus nette à chaque survol. L'équipe scientifique est impatiente de voir comment la teneur en eau atmosphérique varie selon la latitude et la région, ainsi que ce que les pôles riches en cyclones peuvent leur dire sur l'abondance mondiale d'eau de la géante gazeuse.

Le 24e survol scientifique de Jupiter par Juno a eu lieu le 17 février. Le prochain survol scientifique a lieu le 10 avril 2020.

"Chaque survol scientifique est un événement de découverte, " dit Bolton. " Avec Jupiter, il y a toujours quelque chose de nouveau. Juno nous a appris une leçon importante :nous devons nous rapprocher d'une planète pour tester nos théories."