Découverte d'un deuxième nuage de gaz autour de Jupiter par la sonde Galileo
Publié par Adrien le 21/03/2019 à 08:00
Source: CNRS-INSU
L'analyse des protons énergétiques observés par la sonde américaine Galileo de 1995 à 2003, avait permis de détecter un nuage relativement fin d'oxygène entourant Jupiter au niveau de l'orbite de la lune glacée Europe. L'existence d'un deuxième nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il reçoit,...) de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la...), plus large et constitué d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), vient d'être révélée grâce aux mesures de Galileo (Galileo est le nom du futur système de positionnement par satellites européen, en test depuis 2004, qui commencera à être utilisable en 2010 et le sera...) d'une autre espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou dont il...) énergétique: les ions soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.). Réalisée par deux chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) en astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers...) et planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses branches de la science ; son domaine d'étude s'étend des grains microscopiques jusqu'aux planètes...) de Toulouse (IRAP-OMP, CNRS/UT3 - Paul Sabatier/CNES), cette découverte a été publiée dans la revue Geophysical Research Letters.


Densités de particules neutres des nuages d'hydrogène (H) et d'oxygène (O) d'après le modèle théorique publié en Janvier 2019 par Todd Smith et ses collègues dans la revue The Astrophysical Journal. Jupiter est au centre et Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité...) est à droite à 10 rayons joviens. L'épaisseur verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) simulée selon l'axe Z du nuage d'hydrogène (H) est beaucoup plus grande que celle du nuage d'oxygène (O). Nous avons détecté cette caractéristique grâce aux mesures de protons et ions soufre énergétiques de Galileo. Ainsi, les mesures de particules valident le modèle théorique de Todd Smith et ses collègues. Inversement, leur modèle renforce notre interprétation des mesures.

L'espace proche de l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) d'Europe autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent...) de Jupiter n'est pas vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) mais contient des particules neutres regroupées dans un nuage, peut-être créé par l'érosion de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) ténue de la lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la Lune est de...) ou des geysers. Ces particules neutres ne peuvent être étudiées qu'indirectement à travers l'effet qu'elles ont sur les ions énergétiques des ceintures de radiations de Jupiter. En 2003, les chercheurs ont mis en avant l'existence du nuage d'Europe en s'intéressant aux mesures de protons. Etonnamment, aucune signature du nuage ne fut trouvée pour les ions soufre à l'époque. Diverses hypothèses furent avancées pour expliquer cette incohérence qui peut remettre en doute l'existence même du nuage.

Récemment, les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) des ions soufre relevées il y a plus de quinze ans grâce à la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la...) américaine et son instrument de mesure (En physique et en sciences de l’ingénieur, mesurer consiste à comparer une grandeur physique qui caractérise un objet (ou un événement) avec celle de même nature choisie comme unité de mesure. La valeur numérique de la grandeur...) de particules énergétiques, ont été de nouveau analysées en adoptant une nouvelle approche: là où l'étude de 2003 s'est intéressée à des orbites pendant lesquelles Galileo était à haute latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.), les prédictions théoriques de l'effet du nuage nous indiquent qu'il faut se concentrer sur les orbites à faible latitude, au plus près de l'équateur. Les signatures attendues ont été alors découvertes dans les mesures d'ions soufre, ce qui confirme l'existence des particules neutres. De plus, la caractérisation du nuage à partir de deux espèces énergétiques différentes permet d'affirmer que ce n'est pas un nuage qui a été détecté, mais deux: un nuage fin d'oxygène révélé par les protons et un nuage épais d'hydrogène montré par les ions soufre.

Cette découverte va avoir un impact direct et immédiat sur les opérations scientifiques en cours autour de Jupiter. En effet, les équipes scientifiques de la sonde américaine Juno, actuellement en orbite autour de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique,...) géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux branches au-dessus de la séquence principale. Elles se situent...), ont pris en compte cette découverte et se tiennent désormais prêtes à observer les deux nuages à partir de novembre 2019, lorsque la sonde aura une trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) propice. La mission européenne JUICE arrivera autour de Jupiter en 2029 et a parmi ses objectifs scientifiques principaux, la caractérisation des nuages neutres d'Europe.
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