Alors que les océans de la Terre, d’une superficie de 139 millions de kilomètres carrés, couvrent une profondeur d’environ 12 000 pieds (un peu plus de trois kilomètres), la plus grande masse d’eau du système solaire n’appartient pas à notre planète mais à la géante gazeuse Jupiter. Son « océan » est une vaste couche d'hydrogène métallique liquide, un état de la matière qui émerge sous des pressions et des températures extrêmes.
Jupiter est composé principalement d'hydrogène et d'hélium, comme le Soleil. Cependant, les conditions à l’intérieur diffèrent considérablement. À environ 13 000 kilomètres sous les sommets visibles des nuages, les températures et les pressions atteignent la plage où l’hydrogène devient un fluide supercritique, se comportant à la fois comme un liquide et un gaz. Plus profondément encore, la pression écrasante force les électrons à se libérer de leurs noyaux atomiques, créant ainsi un liquide conducteur de type métallique :l'hydrogène métallique liquide (LMH).
Le LMH n’est pas un métal traditionnel, mais l’environnement extrême lui confère une conductivité électrique comparable au cuivre fondu. Cette transition de phase est essentielle pour générer le puissant champ magnétique de Jupiter, qui s'étend sur des millions de kilomètres dans l'espace et façonne les ceintures de rayonnement de la planète.
Bien que les dimensions exactes soient encore à l’étude, les estimations suggèrent que la couche LMH s’étend sur des dizaines de milliers de kilomètres de profondeur, s’étendant potentiellement de la moitié du centre de la planète jusqu’au noyau lui-même. À titre de comparaison, le forage jusqu’au noyau terrestre nécessiterait un forage de 2 000 milles ; L’océan d’hydrogène métallique de Jupiter envelopperait notre planète entière et son atmosphère à plusieurs reprises.
Le même principe de mécanique quantique qui empêche les étoiles à neutrons de s’effondrer – la pression de dégénérescence – soutient également la couche LMH de Jupiter. Selon le principe d’exclusion de Pauli, les électrons ne peuvent pas occuper le même état énergétique, créant ainsi une pression qui résiste à une compression supplémentaire une fois les liaisons hydrogène rompues. Cette pression équilibre les immenses forces agissant sur la géante gazeuse, permettant à l'océan métallique de persister.
Le vaisseau spatial Juno de la NASA, lancé en 2011, a cartographié le champ magnétique de Jupiter et fourni des données qui étayent ces découvertes. Pendant ce temps, la mission Europa Clipper, dont le lancement est prévu en 2024, étudiera si d'autres lunes glacées abritent de l'eau liquide, soulignant la position unique de Jupiter en tant que laboratoire de physique extrême.
La prochaine fois que vous regarderez les images des bandes tourbillonnantes de Jupiter et de l'emblématique Grande Tache Rouge, rappelez-vous que sous les nuages colorés se trouve un extraordinaire océan de métal liquide, un océan qui anime la magnétosphère de la planète et remet en question notre compréhension de la physique planétaire.