28/07/2016

La grande tache rouge de Jupiter est aussi une intense source de chaleur


La grande tache rouge de Jupiter apparaît être une source de chaleur intense qui échauffe la haute atmosphère de la planète géante. La température au-dessus de la tache est plusieurs centaines de degrés plus chaude que dans les autres régions de Jupiter, résultats d’une étude parue dans Nature cette semaine.




L’équipe de James O’Donoghue (planétologue à l’Université de Boston) a observé non pas la surface nuageuse de Jupiter telle que l’on peut l’observer en visible, qui ne s’étend pas au-delà d’une altitude de 50 km au-dessus de la surface gazeuse, mais la haute atmosphère, 800 km au-dessus et en infra-rouge, avec le spectromètre SpeX monté sur le télescope Infrared Telescope de la NASA.

Ce qui a depuis longtemps été considéré comme anormal, et familièrement appelé la « crise de l’énergie des planètes géantes », c’est cette relativement haute température de la haute atmosphère de Jupiter : 800 K, alors que l’échauffement solaire donnerait seulement une température de 200 K.  Il doit donc exister une autre source de chaleur, venant non du haut (le Soleil), mais du bas (la planète). O’Donoghue et ses collègues sont ainsi partis à la recherche d’anomalies thermiques en cartographiant la distribution de température sur toute la planète géante, pour tenter de trouver une origine à cette chaleur injectée dans les hautes altitudes.

Ce que les chercheurs ont observé presque immédiatement, c’est que les températures les plus élevées se trouvaient exactement au-dessus de la grande tache rouge, atteignant 1600 K, soit une température plus élevée encore que ce qui est observé au niveau des aurores polaires où l’échauffement est bien compris et lié aux interactions des particules dans le champ magnétique. La grande tempête formant cette grande tache rouge, observée depuis plusieurs centaines d’années maintenant, apparaît être ainsi une énorme source de chaleur qui vient réchauffer la haute atmosphère de Jupiter plusieurs centaines de kilomètres au-dessus.

L’explication que proposent les planétologues est que des flux atmosphériques turbulents juste au-dessus de la tempête produiraient des ondes de gravité et des ondes acoustiques qui viendraient comme s’écraser par dissipation visqueuse à plus haute altitude en produisant un échauffement intense.

Ces observations permettent de résoudre une énigme vieille de plusieurs années et pourrait par la même occasion aider à comprendre d’autres mystères sur d’autres planètes, comme Saturne, Uranus et Neptune, que l’on peut étendre à toute exoplanète gazeuse du même type. Ces planètes ont généralement une température atmosphérique mal comprise et c’est seulement récemment que l’apport d’énergie venant des couches profondes commence à être modélisé.
Pour le moment, ces nouvelles observations de Jupiter et de sa grande tache rouge sont les seules qui permettent de valider ces modèles de transfert d’énergie. Les hautes températures mesurées au-dessus de la grande tache rouge sont une preuve de l’existence d’un tel transfert d’énergie du bas vers le haut. Il ne reste plus qu'à trouver des cas similaires sur d'autres planètes gazeuses...


Source :

Heating of Jupiter’s upper atmosphere above the Great Red Spot
J. O’Donoghue et al.
Nature online (28 july 2016)
http://dx.doi.org/10.1038/nature18940


Illustrations : 

1) La grande tache de Jupiter (NASA)

2) Illustration du phénomène d'échauffement de la haute atmosphère au dessus de la grande tache rouge (Karen Teramura, University of Hawaii / James O’Donoghue, Boston University)