Un mystère a été de savoir si les jets n'existent que dans la haute atmosphère de la planète, un peu comme les propres courants-jets de la Terre, ou s'ils plongent dans l'intérieur gazeux de Jupiter. Si ce dernier est vrai, cela pourrait révéler des indices sur la structure intérieure de la planète et sa dynamique interne.

Maintenant, Le géophysicien de l'UCLA Jonathan Aurnou et ses collaborateurs à Marseille, La France, ont simulé les jets de Jupiter en laboratoire pour la première fois. Leurs travaux démontrent que les vents s'étendent probablement à des milliers de kilomètres sous l'atmosphère visible de Jupiter.

Cette recherche est publiée en ligne aujourd'hui dans Physique de la nature .

"Nous pouvons faire ces fonctionnalités dans un ordinateur, mais nous ne pouvions pas les réaliser dans un labo, " dit Aurnou, un professeur de terre à l'UCLA, sciences planétaires et spatiales, qui a passé la dernière décennie à étudier des modèles informatiques de vents tourbillonnants. "Si nous avons une compréhension théorique d'un système, nous devrions être capables de créer un modèle analogique."

Le défi de recréer des vents tourbillonnants en laboratoire consistait à construire un modèle de planète avec trois attributs clés considérés comme nécessaires à la formation des jets :rotation rapide, turbulence et un « effet de courbure » qui imite la forme sphérique d'une planète. Les tentatives précédentes pour créer des jets dans un laboratoire ont souvent échoué parce que les chercheurs ne pouvaient pas faire tourner leurs modèles assez rapidement ou créer suffisamment de turbulences, dit Aurnou.

La percée pour l'équipe d'Aurnou était un nouvel équipement de laboratoire. Les chercheurs ont utilisé une table construite sur des roulements à air pouvant tourner à 120 tours par minute et supporter une charge allant jusqu'à 1, 000 kilogrammes (environ 2, 200 livres), ce qui signifie qu'il pourrait faire tourner un grand réservoir de fluide à grande vitesse d'une manière qui imite la rotation rapide de Jupiter.

Les scientifiques ont rempli une poubelle de taille industrielle avec 400 litres (environ 105 gallons) d'eau et l'ont placée sur la table. Lorsque le conteneur a tourné, l'eau a été jetée contre ses côtés, formant une parabole qui se rapproche de la surface courbe de Jupiter.

"Plus ça allait vite, mieux nous imitons les effets massivement puissants de la rotation et de la courbure qui existent sur les planètes, " a déclaré Aurnou. Mais l'équipe a découvert que 75 tours par minute était une limite pratique:assez rapide pour forcer le liquide à prendre une forme fortement incurvée mais assez lente pour empêcher l'eau de se répandre.

Pendant que la boîte tournait, les scientifiques ont utilisé une pompe sous son faux plancher pour faire circuler l'eau à travers une série de trous d'entrée et de sortie, qui a créé des turbulences, l'une des trois conditions critiques pour l'expérience. Cette énergie turbulente a été canalisée pour faire des jets, et en quelques minutes, l'écoulement de l'eau s'était transformé en six écoulements concentriques se déplaçant dans des directions alternées.

"C'est la première fois que quelqu'un démontre que des jets puissants qui ressemblent à ceux de Jupiter peuvent se développer dans un vrai fluide, " dit Aurnou.

Les chercheurs ont déduit que les jets étaient profonds car ils pouvaient les voir à la surface de l'eau, même s'ils avaient injecté des turbulences au fond.

Les chercheurs ont hâte de tester leurs prédictions avec des données réelles de Jupiter, et ils n'auront pas à attendre longtemps :la sonde spatiale Juno de la NASA est en orbite autour de Jupiter en ce moment, collecter des données sur son atmosphère, champ magnétique et intérieur. Les premiers résultats de la mission Juno ont été présentés lors de la réunion de l'American Geophysical Union en décembre à San Francisco, et Aurnou était là.

"Les données Juno du tout premier survol de Jupiter ont montré que les structures de gaz ammoniac s'étendaient sur plus de 60 miles à l'intérieur de Jupiter, ce qui a été un grand choc pour l'équipe scientifique de Juno, " Aurnou a déclaré. "Les chercheurs de l'UCLA joueront un rôle important dans l'explication des données."

Cette année, Aurnou et son équipe utiliseront les supercalculateurs du Laboratoire National d'Argonne en Argonne, Illinois, pour simuler la dynamique de l'intérieur et de l'atmosphère de Jupiter. Ils poursuivront également leurs travaux au laboratoire de Marseille pour rendre la simulation de la table tournante plus complexe et plus réaliste.

Un objectif est d'ajouter un mince, couche stable de fluide au-dessus de l'eau de filage, qui fonctionnerait comme la fine couche externe de l'atmosphère de Jupiter qui est responsable de la météo de la planète. Les chercheurs pensent que cela les aidera à simuler des caractéristiques comme la célèbre grande tache rouge de Jupiter.