Les scientifiques percent les mystères des cyclones qui font rage sur cet « océan de gaz » qu’est Jupiter. Une étude révèle que certains des processus géophysiques à l’origine des célèbres tempêtes de la planète géante se comportent de manière similaire à ceux observés sur Terre, offrant un nouvel éclairage sur des phénomènes météorologiques bien de chez nous.
Des similarités intrigantes entre Jupiter et la Terre
En 2018, Lia Siegelman, océanographe à l’Institution d’océanographie Scripps de l’Université de San Diego, a remarqué des ressemblances entre la turbulence des océans terrestres et les images de certains gigantesques cyclones joviens. Une observation étonnante, Jupiter étant située à 715 millions de km de la Terre et 11 fois plus grande.
Mais pour la chercheuse, cette comparaison n’est pas si farfelue : en physique, l’air et l’eau sont tous deux considérés comme des fluides. « Jupiter est essentiellement un océan de gaz », explique-t-elle.
La convection, moteur des tempêtes joviennes
En 2022, l’équipe de Siegelman a analysé des images infrarouges haute résolution des cyclones de Jupiter prises par la sonde Juno de la NASA. Ils ont découvert qu’un type de convection similaire à celui observé sur Terre contribue à entretenir les tempêtes de la planète géante, qui peuvent s’étendre sur des milliers de km et durer des années (la fameuse Grande Tache Rouge fait rage depuis plus de 3 siècles !).
Mais les chercheurs ont été intrigués par un autre élément : les fins filaments gazeux qui s’entrelacent entre les vortex cycloniques.
Le rôle clé des « fronts » filamenteux
Dans la nouvelle étude, l’équipe s’est penchée sur ces mystérieux filaments. Résultat : ces structures ténues agissent de concert avec la convection pour alimenter et pérenniser les gigantesques tempêtes de Jupiter.
Plus précisément, ces filaments s’apparentent à ce que les océanographes et météorologues appellent des « fronts » – une frontière entre des masses de gaz ou de liquide de densités différentes en raison de variations de température ou d’autres propriétés. Sur Terre, ce sont les fameux « fronts chauds » ou « fronts froids » évoqués quotidiennement dans les bulletins météo. Une caractéristique clé des fronts est que leur bord d’attaque présente de fortes vitesses verticales pouvant générer des vents ou des courants.
Plongeon dans l’infrarouge jovien
Pour mieux cerner le rôle des filaments entre les cyclones joviens, Siegelman et son collègue Patrice Klein du JPL de la NASA ont passé au crible une série d’images infrarouges du pôle nord de Jupiter prises par Juno à 30 secondes d’intervalle.
Grâce à la caméra infrarouge, les zones brillantes (plus chaudes) et sombres (plus froides) ont permis de cartographier la température et l’épaisseur des nuages. En suivant le mouvement des nuages et des filaments, les chercheurs ont pu calculer les vitesses des vents horizontaux et verticaux.
Des fronts transporteurs d’énergie
Résultat : les filaments se comportent bien comme des fronts terrestres. Les vitesses verticales à leurs bordures montrent qu’ils participent au transport d’énergie (sous forme de chaleur) de l’intérieur brûlant de Jupiter vers sa haute atmosphère, alimentant ainsi les cyclones géants.
Si la convection reste le moteur principal, les fronts contribuent à hauteur de 25% à l’énergie des cyclones joviens et à 40% du transport vertical de chaleur sur la planète. Un mécanisme crucial pour entretenir ces tempêtes qui font rage sans discontinuer depuis leur découverte en 2016.
Un nouveau regard sur les phénomènes terrestres
« Il est fascinant de constater que ces processus de fronts et de convection sont présents et influents sur Terre comme sur Jupiter. Cela suggère qu’ils pourraient aussi exister sur d’autres corps fluides turbulents de l’Univers », s’enthousiasme Siegelman.
L’échelle massive de Jupiter et la haute résolution des images de Juno permettent de mieux visualiser comment des phénomènes localisés comme les fronts s’articulent avec les structures de grande échelle comme les cyclones et l’atmosphère dans son ensemble. Des connexions souvent difficiles à observer sur Terre, où elles sont plus ténues et éphémères.
Le nouveau satellite SWOT (Surface Water and Ocean Topography) devrait aussi faciliter l’étude de ces phénomènes océaniques dans le futur. « Il y a une certaine beauté cosmique à découvrir que ces mécanismes physiques terrestres existent sur des planètes lointaines », conclut la chercheuse. Une trouvaille qui ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre la turbulence atmosphérique et océanique sur notre propre planète bleue.
