Nuages turbulents dans l'atmosphère de Jupiter, photographiés par la sonde Juno en 2017 © Enhanced Image by Gerald Eichstädt and Sean Doran (CC BY-NC-SA) based on images provided Courtesy of NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Les vents dans l’atmosphère de Jupiter

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Les vents qui soufflent au niveau de la couche nuageuse de Jupiter sont mesurés grâce au déplacement des nuages. Les plus intenses peuvent atteindre des vitesses de 150 m/s. La mission Juice et sa caméra Janus mesureront les vents dans la couche nuageuse avec une précision de l’ordre de 1 m/s lors des 67 passages à proximité de Jupiter pour étudier la circulation atmosphérique. Ces observations serviront à valider les modèles climatiques.

Au-dessus des nuages se trouve la stratosphère de Jupiter. Quel régime de vent y trouve-t-on ? Répondre à cette question n’est pas chose aisée du fait de l’absence de traceurs visibles, tels que les nuages, pour mesurer les vents. Jusqu’à récemment, seules des mesures de la température en fonction de la latitude et de l’altitude pouvaient être utilisées pour déduire les vents est-ouest, en appliquant la relation des vents thermiques. Cette technique comporte néanmoins plusieurs limitations, dont notamment l’impossibilité de déduire les vents à l’équateur. Or, la connaissance des champs de température et de vents est essentielle pour comprendre la circulation atmosphérique et le climat dans la stratosphère. Par ailleurs, la région équatoriale est l’une des régions les plus intéressantes de la stratosphère car la température oscille autour d’une valeur moyenne, à la fois en fonction du temps et de l’altitude. Cette oscillation a une période d’environ quatre ans et est appelée « ocillation quasi-quadriennale » (QQO). De telles oscillations équatoriales sont observées dans d’autres planètes dont Saturne et la Terre. La QQO laisse présager que les vents oscillent entre des vents d’est et des vents d’ouest avec cette même période d’environ quatre ans. Les observatoires tels qu’ALMA (Atacama large millimeter/submillimeter array) rendent désormais possible la mesure des vents stratosphériques joviens à n’importe quelle latitude par l’observation des émissions moléculaires à très hautes résolutions spatiale et spectrale. Les vitesses sont déduites des décalages Doppler induits par les vents sur les raies spectrales. Cependant, les mesures ALMA sont rares (une seule depuis sa mise en service en 2011) et donc insuffisantes pour étudier la QQO et construire les grands relevés nécessaires pour comprendre le climat jovien. Le Submillimetre Wave Instrument de Juice produira des cartes de vents stratosphériques lors de chacune de ses 67 orbites.

Enfin, Jupiter est la planète où ont lieu les aurores polaires les plus intenses du Système Solaire. Ces aurores sont produites plusieurs centaines de kilomètres au-dessus des nuages, dans l’ionosphère. C’est en ces lieux que les vents les plus puissants de l’atmosphère de Jupiter ont été détectés. Ils sont localisés sur les ovales principaux des aurores (i.e. leurs bordures), et soufflent à environ 2 km/s. ALMA a détecté des vents similaires dans la stratosphère de Jupiter, avec des vitesses de 400 m/s. L’un des objectifs de Juice sera de comprendre si ces vents et les vents ionosphériques ont une origine commune.

Auteur

Thibault Cavalié, chercheur CNRS au laboratoire d'astrophysique de Bordeaux (LAB) / OASU

Aurores polaires sur Jupiter photographiées par le Hubble Space Telescope de la NASA en 2016. © NASA, ESA, and J. Nichols (University of Leicester)