Une expérience dévoile la structure des bandes de Jupiter

Publié par Redbran le 07/03/2017 à 00:00
Source: CNRS-INSIS
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Les surfaces de Jupiter, de Saturne, et probablement de la plupart des planètes géantes gazeuses, s'organisent en couronnes de vents intenses circulant alternativement vers l'est et vers l'ouest. Si leur largeur est facilement observable, la profondeur de ces rayures fait débat. Des chercheurs de l'IRPHE et de l'université de Californie (L'université de Californie est une université américaine, fondée en 1868, dont...) ont montré qu'elles se prolongent probablement sur des milliers de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système...) sous la surface, grâce à un modèle et une expérience qui s'appliquent à toutes les géantes gazeuses. Ces travaux sont publiés dans Nature Physics.

Si sur Terre la structure géologique et l'atmosphère se distinguent nettement, les différentes couches des géantes gazeuses restent bien moins connues. Vue de l'espace, Jupiter est divisée en bandes horizontales, qui tournent chacune dans le sens opposé de ses voisines, et dont la profondeur est débattue par la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...). Pour les tenants de l'école "atmosphère", elles ne sont épaisses que de 50 à 100 kilomètres, tandis que les défenseurs de la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) de la "géophysique interne" estiment qu'elles atteignent au moins 5000 kilomètres de profondeur.

Des chercheurs de l'Institut de recherche sur les phénomènes hors équilibre (IRPHE, CNRS/Aix-Marseille Université/École centrale Marseille) et de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Californie ont proposé un modèle expérimental en faveur des bandes profondes. Ils ont construit une sorte de jacuzzi de 400 litres, où l'eau tourne à 75 tours par minute. Un écoulement turbulent (Le HMS Turbulent (n° de coque : S 87) est un bâtiment de la classe Trafalgar de sept...) à petite échelle s'y organise en structures de plus en plus grandes suivant une cascade inverse d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...), puis en jets intenses qui s'alternent en bandes de directions opposées, y compris dans les zones les plus profondes. On retrouve bien la dynamique des fluides (La dynamique des fluides est l'étude des mouvements des fluides, qu'ils soient liquide ou gaz....) présente sur Jupiter et ses turbulences dites zonostrophiques, où une injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) d'énergie désordonnée à petite échelle produit une organisation (Une organisation est) en bandes à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un...). Ce modèle est renforcé aussi bien par des simulations numériques que par les dernières observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) de la mission Juno de la NASA, en orbite autour de Jupiter. Il s'applique d'ailleurs à toutes les planètes tournant très vite sur elles-mêmes comme Saturne et les géantes gazeuses en général.


D'avant en arrière, vitesse azimutale instantanée calculée par le modèle numérique (© B. Favier/IRPHE), mesures au laboratoire de la vitesse azimutale moyennée sur 450 rotations (© S. Cabanes/IRPHE), et Jupiter vue du pôle sud (Le pôle Sud est le point le plus au sud de la surface de la Terre, diamétralement...) (© NASA/JPL/Space Science Institute, mission Cassini).

Références:
A laboratory model for deep-seated jets on the gas giants
Simon Cabanes, Jonathan Aurnou, Benjamin Favier and Michael Le Bars
Nature Physics (2017)
DOI: 10.1038/nphys4001

Contact chercheur:
Michaël Le Bars -IRPHE
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