La haute atmosphère de Jupiter surprend les astronomes
De nouvelles observations de la Grande Tache Rouge sur Jupiter ont révélé que l’atmosphère de la planète au-dessus et autour de la fameuse tempête est étonnamment intéressante et active. Ce graphique montre la région observée par Webb : d’abord son emplacement sur une image NIRCam de la planète entière (à gauche) et la région elle-même (à droite), imagée par le spectrographe proche infrarouge de Webb (NIRSpec). L’image NIRSpec est assemblée à partir de six images NIRSpec Integral Field Unit prises en juillet 2022, chacune couvrant environ 300 km carrés, et montre la lumière infrarouge émise par les molécules d’hydrogène dans l’ionosphère de Jupiter. Ces molécules se trouvent à plus de 300 km au-dessus des nuages de la tempête, là où la lumière du soleil ionise l’hydrogène et stimule cette émission infrarouge. Sur cette image, des couleurs plus rouges représentent l’émission d’hydrogène provenant de ces hautes altitudes dans l’ionosphère de la planète. Les couleurs plus bleues montrent la lumière infrarouge provenant de basses altitudes, y compris les sommets des nuages dans l’atmosphère et la très importante Grande Tache Rouge. Jupiter est éloigné du soleil et reçoit donc un niveau de lumière du jour uniforme et faible, ce qui signifie que la majeure partie de la surface de la planète est relativement sombre à ces longueurs d’onde infrarouges, en particulier par rapport à l’émission des molécules proches des pôles, où le champ magnétique de Jupiter est particulièrement puissant. . Contrairement aux attentes des chercheurs selon lesquelles cette zone semblerait donc homogène par nature, elle héberge une variété de structures complexes, notamment des arcs sombres et des points lumineux, sur l’ensemble du champ de vision. Crédits : ESA/Webb, NASA et CSA, équipe Jupiter ERS, J. Schmidt, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)
À l’aide du télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA, les scientifiques ont observé la région au-dessus de l’emblématique Grande Tache Rouge de Jupiter pour découvrir une variété de caractéristiques inédites. La région, auparavant considérée comme de nature banale, abrite une variété de structures et d’activités complexes.
Jupiter est l’un des objets les plus brillants du ciel nocturne et il est facilement visible par temps clair. Hormis les brillantes aurores boréales et méridionales des régions polaires de la planète, la lueur de la haute atmosphère de Jupiter est faible et il est donc difficile pour les télescopes au sol de discerner les détails de cette région. Cependant, la sensibilité infrarouge de Webb permet aux scientifiques d’étudier la haute atmosphère de Jupiter au-dessus de la fameuse Grande Tache Rouge avec des détails sans précédent.
La haute atmosphère de Jupiter est l’interface entre le champ magnétique de la planète et l’atmosphère sous-jacente. Ici, on peut voir les expositions lumineuses et vibrantes des aurores boréales et méridionales, alimentées par la matière volcanique éjectée de la lune Io de Jupiter.
Cependant, plus près de l’équateur, la structure de la haute atmosphère de la planète est influencée par la lumière solaire incidente. Étant donné que Jupiter ne reçoit que 4 % de la lumière solaire reçue sur Terre, les astronomes ont prédit que cette région serait de nature homogène.
La grande tache rouge de Jupiter a été observée par le spectrographe proche infrarouge de Webb (NIRSpec) en juillet 2022, en utilisant les capacités de l’unité de champ intégrale de l’instrument. Les observations de l’équipe Early Release Science visaient à déterminer si cette région était réellement terne, et la région au-dessus de l’emblématique Grande Tache Rouge a été ciblée pour les observations de Webb.
L’équipe a été surprise de découvrir que la haute atmosphère abrite une variété de structures complexes, notamment des arcs sombres et des points lumineux, sur tout le champ de vision. Les résultats ont été publiés dans Astronomie naturelle.
“Nous pensions, peut-être naïvement, que cette région serait vraiment ennuyeuse”, a expliqué Henrik Melin, chef d’équipe de l’Université de Leicester au Royaume-Uni. “C’est en fait aussi intéressant, sinon plus, que les aurores boréales. Jupiter ne cesse de surprendre.”
Bien que la lumière émise par cette région soit alimentée par la lumière du soleil, l’équipe suggère qu’il doit y avoir un autre mécanisme modifiant la forme et la structure de la haute atmosphère.
De nouvelles observations de la Grande Tache Rouge sur Jupiter ont révélé que l’atmosphère de la planète au-dessus et autour de la fameuse tempête est étonnamment intéressante et active. Cette image montre la région observée par le spectrographe proche infrarouge de Webb (NIRSpec). Il est assemblé à partir de six images NIRSpec Integral Field Unit prises en juillet 2022, chacune couvrant environ 300 km carrés. Les observations NIRSpec montrent la lumière infrarouge émise par les molécules d’hydrogène dans l’ionosphère de Jupiter. Ces molécules se trouvent à plus de 300 km au-dessus des nuages de la tempête, là où la lumière du soleil ionise l’hydrogène et stimule cette émission infrarouge. Sur cette image, des couleurs plus rouges représentent l’émission d’hydrogène provenant de ces hautes altitudes dans l’ionosphère de la planète. Les couleurs plus bleues montrent la lumière infrarouge provenant de basses altitudes, y compris les sommets des nuages dans l’atmosphère et la grande tache rouge. Crédit : ESA/Webb, NASA et CSA, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb) CC BY 4.0 INT ou licence standard de l’ESA
“Une façon de modifier cette structure consiste à utiliser des ondes gravitationnelles, semblables aux vagues qui s’écrasent sur une plage, créant des ondulations dans le sable”, a expliqué Henrik. “Ces ondes sont générées au plus profond de la basse atmosphère turbulente, tout autour de la Grande Tache Rouge, et elles peuvent monter en altitude, modifiant la structure et les émissions de la haute atmosphère.”
L’équipe explique que ces ondes atmosphériques peuvent être observées occasionnellement sur Terre. Cependant, ils sont bien plus faibles que ceux observés sur Jupiter par Webb. Ils espèrent également effectuer à l’avenir des observations de suivi de ces modèles de vagues complexes par Webb, afin d’étudier comment ces modèles se déplacent dans la haute atmosphère de la planète et de développer notre compréhension du budget énergétique de cette région et de la manière dont ses caractéristiques évoluent au fil du temps.
Ces résultats pourraient également soutenir le Jupiter Icy Moons Explorer de l’ESA, Juice, qui a été lancé le 14 avril 2023. Juice effectuera des observations détaillées de Jupiter et de ses trois grandes lunes océaniques – Ganymède, Callisto et Europe – grâce à une suite de télédétection, instruments géophysiques et in situ.
La mission caractérisera ces lunes à la fois comme objets planétaires et habitats possibles, explorera en profondeur l’environnement complexe de Jupiter et étudiera le système plus large de Jupiter en tant qu’archétype des géantes gazeuses à travers l’univers.
Ces observations ont été prises dans le cadre du programme Early Release Science #1373 : Observations ERS du système jovien en tant que démonstration des capacités du JWST pour la science du système solaire.
“Cette proposition ERS a été rédigée en 2017”, a expliqué Imke de Pater, membre de l’équipe de l’Université de Californie à Berkeley. “L’un de nos objectifs avait été d’étudier pourquoi la température au-dessus de la Grande Tache Rouge semblait être élevée, comme l’avaient révélé à l’époque de récentes observations réalisées avec le télescope infrarouge de la NASA. Cependant, nos nouvelles données ont montré des résultats très différents.”
Plus d’information:
Henrik Melin et al, Irrégularités ionosphériques à Jupiter observées par JWST, Astronomie naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41550-024-02305-9
Fourni par l’Agence spatiale européenne
Citation: La haute atmosphère de Jupiter surprend les astronomes (25 juin 2024) récupéré le 25 juin 2024 sur
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