Les géantes gazeuses ont toujours été un mystère pour nous. En raison de leurs nuages denses et tourbillonnants, il est impossible de bien les regarder et de déterminer leur véritable structure. Compte tenu de leur distance de la Terre, il est long et coûteux de leur envoyer des engins spatiaux, ce qui rend les missions d’enquête peu nombreuses. Et en raison de leur rayonnement intense et de leur forte gravité, toute mission qui tente de les étudier doit le faire avec soin.
Et pourtant, les scientifiques pensent depuis des décennies que cette géante gazeuse massive a un noyau solide. Ceci est cohérent avec nos théories actuelles sur la façon dont le Système solaire et ses planètes se sont formés et ont migré vers leurs positions actuelles. Alors que les couches externes de Jupiter sont composées principalement d’hydrogène et d’hélium, les augmentations de pression et de densité suggèrent que plus près du noyau, les choses deviennent solides.
Structure et composition:
Jupiter est composée principalement de matière gazeuse et liquide, avec une matière plus dense en dessous. Sa haute atmosphère est composée d’environ 88 à 92% d’hydrogène et de 8 à 12% d’hélium en pourcentage du volume de molécules de gaz, et d’env. 75% d’hydrogène et 24% d’hélium en masse, le pour cent restant étant constitué d’autres éléments.
_diagram.svg_.png)
L’atmosphère contient des traces de méthane, de vapeur d’eau, d’ammoniac et de composés à base de silicium, ainsi que des traces de benzène et d’autres hydrocarbures. Il y a aussi des traces de carbone, d’éthane, de sulfure d’hydrogène, de néon, d’oxygène, de phosphine et de soufre. Des cristaux d’ammoniac congelé ont également été observés dans la couche la plus externe de l’atmosphère.
L’intérieur contient des matériaux plus denses, de sorte que la distribution est d’environ 71% d’hydrogène, 24% d’hélium et 5% d’autres éléments en masse. On pense que le noyau de Jupiter est un mélange dense d’éléments – une couche environnante d’hydrogène métallique liquide avec un peu d’hélium et une couche externe principalement d’hydrogène moléculaire. Le noyau a également été décrit comme rocheux, mais cela reste également inconnu.
En 1997, l’existence du noyau a été suggérée par des mesures gravitationnelles, indiquant une masse de 12 à 45 fois la masse de la Terre, soit environ 4% à 14% de la masse totale de Jupiter. La présence d’un noyau est également soutenue par des modèles de formation planétaire qui indiquent comment un noyau rocheux ou glacé aurait été nécessaire à un moment donné de l’histoire de la planète. Sinon, il n’aurait pas pu collecter la totalité de son hydrogène et de son hélium dans la nébuleuse protosolaire – du moins en théorie.
Cependant, il est possible que ce noyau ait depuis rétréci en raison de courants de convection d’hydrogène métallique liquide chaud se mélangeant au noyau fondu. Ce noyau peut même être absent maintenant, mais une analyse détaillée est nécessaire avant que cela puisse être confirmé. La mission Juno, qui a été lancée en août 2011 (voir ci-dessous), devrait donner un aperçu de ces questions et ainsi progresser sur le problème du noyau.
Formation et migration:
Nos théories actuelles concernant la formation du Système solaire affirment que les planètes se sont formées environ 4.il y a 5 milliards d’années d’une Nébuleuse solaire (hypothèse nébuleuse). En accord avec cette théorie, on pense que Jupiter s’est formé à la suite de la gravité tirant ensemble des nuages tourbillonnants de gaz et de poussière.
Jupiter a acquis la majeure partie de sa masse à partir de matériaux laissés par la formation du Soleil, et s’est retrouvée avec plus de deux fois la masse combinée des autres planètes. En fait, on a conjecturé que Jupiter avait accumulé plus de masse, elle serait devenue une deuxième étoile. Ceci est basé sur le fait que sa composition est similaire à celle du Soleil – étant principalement composée d’hydrogène.
De plus, les modèles actuels de formation du Système solaire indiquent également que Jupiter s’est formée plus loin de sa position actuelle. Dans ce que l’on appelle l’hypothèse du Grand Tack, Jupiter a migré vers le Soleil et s’est installé dans sa position actuelle il y a environ 4 milliards d’années. Cette migration, a–t-on soutenu, aurait pu entraîner la destruction des planètes antérieures de notre Système solaire – qui pourraient avoir inclus des Super-Terres plus proches du Soleil.
Exploration:
Bien qu’elle n’ait pas été la première sonde spatiale robotisée à visiter Jupiter, ni la première à l’étudier depuis son orbite (cela a été fait par la sonde Galileo entre 1995 et 2003), la mission Juno a été conçue pour explorer les mystères les plus profonds du géant Jovien. Ceux-ci incluent l’intérieur de Jupiter, l’atmosphère, la magnétosphère, le champ gravitationnel et l’histoire de la formation de la planète.
La mission a été lancée en août 2011 et a atteint une orbite autour de Jupiter le 4 juillet 2016. La sonde est entrée sur son orbite elliptique polaire après avoir effectué un tir de 35 minutes du moteur principal, connu sous le nom d’Insertion orbitale de Jupiter (ou JOI). Alors que la sonde s’approchait de Jupiter au-dessus de son pôle nord, elle a eu une vue du système jovien, dont elle a pris une dernière photo avant de commencer JOI.
Depuis ce temps, le vaisseau spatial Juno effectue des manœuvres de périjove – où il passe entre la région polaire nord et la région polaire sud – avec une période d’environ 53 jours. Il a terminé 5 périjoves depuis son arrivée en juin de 2016, et il est prévu d’en effectuer un total de 12 avant février de 2018. À ce stade, sauf prolongation de mission, la sonde se désorbitera et brûlera dans l’atmosphère extérieure de Jupiter.
Au fur et à mesure de ses passages restants, Juno recueillera plus d’informations sur la gravité, les champs magnétiques, l’atmosphère et la composition de Jupiter. On espère que ces informations nous en apprendront beaucoup sur la façon dont l’interaction entre l’intérieur de Jupiter, son atmosphère et sa magnétosphère conduit l’évolution de la planète. Et bien sûr, on espère fournir des données concluantes sur la structure intérieure de la planète.
Jupiter a-t-il un noyau solide ? La réponse courte est, nous ne savons pas yet encore. En vérité, il pourrait très bien avoir un noyau solide composé de fer et de quartz, qui est entouré d’une épaisse couche d’hydrogène métallique. Il est également possible que l’interaction entre cet hydrogène métallique et le noyau solide ait causé la perte de la planète il y a quelque temps.
À ce stade, tout ce que nous pouvons faire est d’espérer que les enquêtes et les missions en cours donneront plus de preuves. Ceux-ci sont non seulement susceptibles de nous aider à affiner notre compréhension de la structure interne de Jupiter et de sa formation, mais aussi à affiner notre compréhension de l’histoire du Système solaire et de sa naissance.
Nous avons écrit de nombreux articles sur Jupiter pour Universe Today. Voici Dix Faits Intéressants Sur Jupiter, Quelle est La Taille De Jupiter? Combien de temps faut-il pour arriver à Jupiter?, Quel temps fait-il sur Jupiter?, À quelle distance Jupiter est-elle du Soleil?, et L’orbite de Jupiter. Combien de temps dure une année sur Jupiter?
Si vous souhaitez plus d’informations sur Jupiter, consultez les communiqués de presse de Hubblesite sur Jupiter, et voici un lien vers le Guide d’Exploration du Système solaire de Jupiter de la NASA.
Nous avons également enregistré un épisode d’Astronomie à propos de Jupiter. Écoutez ici, Épisode 56 : Jupiter.