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L'atmosphère profonde de Jupiter se dévoile
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L'atmosphère profonde de Jupiter se dévoile

Depuis la Terre, s’il est possible d’admirer la surface des autres planètes du système solaire, leur structure interne demeure bien cachée. Jupiter, la plus grande d'entre elles, arbore des bandes parallèles à l’équateur, les bandes zonales, où les vents soufflent jusqu'à 600 kilomètres par heure. Les planétologues tentent depuis longtemps de comprendre la dynamique de ces vents. Puisent-ils leur énergie des courants de convection qui transportent la chaleur de l’intérieur de la planète vers sa surface, ou est-ce un phénomène de surface déconnecté de la convection interne ? Les deux modèles étaient vivement discutés par les spécialistes depuis plusieurs dizaines d’années. Les récentes analyses menées à partir des données de la sonde Juno, en orbite autour de la géante gazeuse, permettent de enfin de conclure : les vents zonaux se manifestent jusqu’à 3000 kilomètres de profondeur.

Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont mesuré le champ gravitationnel de Jupiter. En effet, toute asymétrie dans ce champ serait le signe d’une structure interne complexe, comme un écoulement de matière. La trajectoire de Juno, qui passe très près de Jupiter, a été déterminée pour permettre de mesurer le champ gravitationnel de la planète géante. Les chercheurs ont donc suivi avec une grande précision cette trajectoire en utilisant les signaux envoyés régulièrement par une balise installée à son bord. A partir des infimes variations de la vitesse de la sonde (mesurées avec une précision de 0,01 millimètre par seconde), les chercheurs ont reconstitué le champ gravitationnel. L’exercice était particulièrement délicat, car il fallait prendre en compte tous les facteurs qui influaient sur la dynamique de l’engin, comme par exemple l'absorption et la ré-émission du rayonnement solaire.

Deux équipes, l’une menée par Yohai Kaspi, de l’institut Weizmann, en Israel, et l’autre par Tristan Guillot, de l’Observatoire de Côte d’Azur, ont utilisé ce résultat pour montrer que les écoulements d’hydrogène et d’hélium gazeux se manifestent jusqu’à 3000 kilomètres de profondeur. Au delà de cette limite, où la pression est 100 000 fois plus élevée qu'à la surface de la Terre, les atomes s’ionisent en perdant leurs électrons. Ces particules chargées donnent naissance à des forces d’entraînement qui s’opposent à la circulation des vents. Plus en profondeur, la matière a un mouvement de rotation, comme si elle était solide.

La meilleure compréhension de la dynamique atmosphérique jovienne permettra peut-être d’expliquer les observations menées par Juno au-dessus des pôles. L’équipe d’Alberto Adriani, de l’INAF à Rome, a ainsi montré que le pôle nord était occupé par un cyclone central entouré de huit autres cyclones très stables, et le pôle sud par un cyclone central accompagné de cinq cyclones. Comment expliquer la stabilité de ces cyclones ? Pourquoi ne fusionnent-ils pas ? La question se pose d’autant plus que Saturne, l’autre planète géante gazeuse, n'abrite qu’un unique cyclone à chaque pôle.

Enfin, la comparaison entre Jupiter et Saturne peut également s’appliquer à la profondeur des vents. Saturne étant moins massive, la pression interne y est plus faible. Les planétologues s’attendent donc à ce que les vents s’y manifestent plus profondément. Les données de la sonde Cassini, en cours d’analyse, pourraient apporter une réponse. Si ces résultats confirment cette hypothèse, les chercheurs auront donc une vision assez cohérente de ce qui se passe dans ces planètes géantes gazeuses, une classe d’objets astrophysiques assez fréquente dans la Voie lactée.


Source : Pour la science
Crédit : Nasa/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Cette image reconstituée à partir des données de l’instrument JIRAM de la sonde Juno met en évidence le grand cyclone au pôle nord de Jupiter, entouré de huit autres cyclones plus petits.

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L'atmosphère profonde de Jupiter se dévoile

Depuis la Terre, s’il est possible d’admirer la surface des autres planètes du système solaire, leur structure interne demeure bien cachée. Jupiter, la plus grande d'entre elles, arbore des bandes parallèles à l’équateur, les bandes zonales, où les vents soufflent jusqu'à 600 kilomètres par heure. Les planétologues tentent depuis longtemps de comprendre la dynamique de ces vents. Puisent-ils leur énergie des courants de convection qui transportent la chaleur de l’intérieur de la planète vers sa surface, ou est-ce un phénomène de surface déconnecté de la convection interne ? Les deux modèles étaient vivement discutés par les spécialistes depuis plusieurs dizaines d’années. Les récentes analyses menées à partir des données de la sonde Juno, en orbite autour de la géante gazeuse, permettent de enfin de conclure : les vents zonaux se manifestent jusqu’à 3000 kilomètres de profondeur.

Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont mesuré le champ gravitationnel de Jupiter. En effet, toute asymétrie dans ce champ serait le signe d’une structure interne complexe, comme un écoulement de matière. La trajectoire de Juno, qui passe très près de Jupiter, a été déterminée pour permettre de mesurer le champ gravitationnel de la planète géante. Les chercheurs ont donc suivi avec une grande précision cette trajectoire en utilisant les signaux envoyés régulièrement par une balise installée à son bord. A partir des infimes variations de la vitesse de la sonde (mesurées avec une précision de 0,01 millimètre par seconde), les chercheurs ont reconstitué le champ gravitationnel. L’exercice était particulièrement délicat, car il fallait prendre en compte tous les facteurs qui influaient sur la dynamique de l’engin, comme par exemple l'absorption et la ré-émission du rayonnement solaire.

Deux équipes, l’une menée par Yohai Kaspi, de l’institut Weizmann, en Israel, et l’autre par Tristan Guillot, de l’Observatoire de Côte d’Azur, ont utilisé ce résultat pour montrer que les écoulements d’hydrogène et d’hélium gazeux se manifestent jusqu’à 3000 kilomètres de profondeur. Au delà de cette limite, où la pression est 100 000 fois plus élevée qu'à la surface de la Terre, les atomes s’ionisent en perdant leurs électrons. Ces particules chargées donnent naissance à des forces d’entraînement qui s’opposent à la circulation des vents. Plus en profondeur, la matière a un mouvement de rotation, comme si elle était solide.

La meilleure compréhension de la dynamique atmosphérique jovienne permettra peut-être d’expliquer les observations menées par Juno au-dessus des pôles. L’équipe d’Alberto Adriani, de l’INAF à Rome, a ainsi montré que le pôle nord était occupé par un cyclone central entouré de huit autres cyclones très stables, et le pôle sud par un cyclone central accompagné de cinq cyclones. Comment expliquer la stabilité de ces cyclones ? Pourquoi ne fusionnent-ils pas ? La question se pose d’autant plus que Saturne, l’autre planète géante gazeuse, n'abrite qu’un unique cyclone à chaque pôle.

Enfin, la comparaison entre Jupiter et Saturne peut également s’appliquer à la profondeur des vents. Saturne étant moins massive, la pression interne y est plus faible. Les planétologues s’attendent donc à ce que les vents s’y manifestent plus profondément. Les données de la sonde Cassini, en cours d’analyse, pourraient apporter une réponse. Si ces résultats confirment cette hypothèse, les chercheurs auront donc une vision assez cohérente de ce qui se passe dans ces planètes géantes gazeuses, une classe d’objets astrophysiques assez fréquente dans la Voie lactée.


Source : Pour la science
Crédit : Nasa/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Cette image reconstituée à partir des données de l’instrument JIRAM de la sonde Juno met en évidence le grand cyclone au pôle nord de Jupiter, entouré de huit autres cyclones plus petits.

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .

07 - Adèche

Du 1er mai au 15 novembre
Exposition "ENTRE TERRE ET EAU"

Crises sociales et environnementales dans le Delta du Danube en Roumanie, à la fin du Néolithique. A près de 2 000 km de l'Ardèche, comment se passe la fin de la Préhistoire au bord du fleuve et de la Mer Noire ? Une exposition franco-roumaine inédite, interactive et immersive, à découvrir à la Cité de la Préhistoire !

Grand Site de l’Aven d’Orgnac
Place Robert de Joly
07150 Orgnac–L’Aven
04 75 38 65 10
www.orgnac.com


14 - Calvados

Jusqu’au 29 février 2020
Exposition
"LES REQUINS ! 430 MILLIONS D’ANNÉES D’ÉVOLUTION"

Découvrez la grande diversité des requins, allant d’espèces de petites tailles, jusqu’aux poissons géants dont les dents sont plus grandes qu’une main humaine.
Cette exposition évoque également le grand danger auquel ils sont confrontés : l’Homme. Venez découvrir de nouvelles espèces et apprendre en vous amusant grâce à une fresque digitale.

Paléospace
Avenue Jean Moulin
14640 Villers-sur-Mer
02 31 81 77 60
www.paleospace-villers.fr


21 - Côte d'Or

Jusqu’au 6 janvier 2019
Exposition "GRAINES"

Elles sont partout… Du petit-déjeuner au coucher, dans nos vêtements, dans notre alimentation, dans nos parcs et jardins… sans même y penser elles font partie de notre quotidien et sont un pilier de la biodiversité végétale.
Cette nouvelle exposition, très ludique, propose à tous les visiteurs de découvrir une grande variété de graines d’ici et d’ailleurs et de s’interroger sur leurs enjeux dans un contexte de changement climatique et sociétal.

Le Jardin des sciences
Parc de l’Arquebuse
21000 Dijon
03 80 48 82 00
www.dijon.fr


Jusqu’au 31 mars 2019

Exposition de plein air
"IMPACTS ! HOMME-NATURE"

Venez découvrir les relations homme-nature au plus près du vivant !
De l’évolution du comportement animal à celui du climat et des milieux naturels, les chercheurs de Bourgogne et de Franche-Comté tentent de comprendre le rôle de l’Homme dans ces changements. Traversez ville, campagne et forêt et voyagez jusqu’aux pôles pour observer ces recherches in vivo !

Le Jardin des sciences
Parc de l’Arquebuse
21000 Dijon
03 80 48 82 00
www.dijon.fr


25 - Doubs

Du 23 novembre 2018 au 22 avril 2019
Exposition « FROID »

Véritable plongée dans l’univers du froid, l’exposition met en scène les multiples facettes du froid et plonge le visiteur dans des univers différents :
vie quotidienne, milieux extrêmes, biologie, physique, chimie, recherche, technologie, science-fiction... et l’invite à expérimenter.

Saline royale
Grande rue
25610 Arc-et-Senans
03 81 54 45 45
www.salineroyale.com


41 - Loir et Cher

Jusqu'au 31 décembre
LES JARDINS DE CHAMBORD

Le château a retrouvé en 2017 ses jardins à la française du XVIIIe siècle avec six hectares et demi au pied de la façade nord du château : plus de 600 arbres, 800 arbustes, 200 rosiers, 15 250 plantes...

Office de Tourisme de Blois-Chambord
23 place du château
41000 Blois
02 54 90 41 41
www.bloischambord.com


61 - Orne

Du 13 octobre au 23 décembre
Exposition : "LES HAIES", Joël Auxenfans

Ecomusée du Perche
Prieuré de Sainte-Gauburge
61130 Saint-Cyr-la-Rosiere
02 33 73 48 06
www.ecomuseeduperche.fr


76 - Seine Maritime

Du 15 septembre au 15 décembre
Exposition "L’abbé Pierre photographe, un regard sur le monde"

L'exposition présente soixante-dix photographies inédites prises par l’abbé Pierre lui-même dans de nombreux pays. Elles témoignent de la vitalité des personnes pauvres dans le monde et dévoilent le regard lucide et plein d’amour.

Centre abbé Pierre - Emmaüs
Route d'Emmaüs
76690 Esteville
02 35 23 87 76
www.centre-abbe-pierre-emmaus.org

Lieux:

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