Dans la stratosphère de Jupiter, les vents atteindraient des vitesses bien plus élevées que prévu, dépassant les 1 400 km/h. C’est du moins ce qu’affirment des chercheurs dans une publication. Plus surprenant, « ces jets pourraient se comporter comme un vortex géant » d'une hauteur de près de 900 kilomètres.

Comme nous avons déjà eu l’occasion de l’expliquer dans notre dossier sur le système solaire, Jupiter est – de loin – la plus grosse et la plus lourde planète qui orbite autour de notre Soleil. Son volume est plus de 1 300 fois celui de la Terre, avec une masse près de 318 fois plus importante.

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L’atmosphère de Jupiter en deux minutes

Tout ou presque est dans la démesure : son atmosphère s’élève « vers le haut sur près de 5 000 km jusqu’à se fondre dans l’espace interplanétaire », et on y retrouve d’épais nuages formant des bandes de couleurs. Les vents peuvent y être très violents et atteindre fréquemment des vitesses de 360 km/h.

C’est encore pire au niveau de « la Grande Tache Rouge » caractéristique de Jupiter, et visible sur les photos de la planète. Il s’agit d’une gigantesque tempête qui dure depuis plus de 300 ans, avec des vents pouvant dépasser les 700 km/h.

L'Observatoire Européen Austral (ESO), une organisation intergouvernementale (soutenue par 16 pays, dont la France) pour l'astronomie en Europe rappelle que les scientifiques ont déjà observé, près des pôles de Jupiter, « des lueurs brillantes connues sous le nom d'aurores, qui semblent être associées à des vents forts dans la haute atmosphère ». Ils n'avaient par contre « jamais été en mesure de mesurer directement la dynamique des vents […] dans la stratosphère ».

Pour rappel, l’atmosphère de Jupiter se divise en quatre couches : la troposphère jusqu’à moins de 50 km d’altitude, la stratosphère entre 50 et 320 km d’altitude, la thermosphère entre 320 et 1 000 km et enfin l’exosphère à plus de 1 000 km. Pour arriver à leurs fins, les scientifiques ont utilisé les restes d’une collision entre Jupiter et une comète.

Pas de nuage dans la stratosphère, mais du cyanure d'hydrogène

Mesurer la vitesse des vents dans la stratosphère de Jupiter n’est pas possible via les techniques classiques de suivi des nuages car… il n’y a pas de nuage dans cette partie de l'atmosphère. Jamais à court d’idées, les astronomes ont trouvé un autre outil de mesure : « la comète Shoemaker-Levy 9, qui est entrée en collision avec la géante gazeuse de façon spectaculaire en 1994 ».

Cet impact a en effet produit de nouvelles molécules dans la stratosphère de la géante gazeuse, et elles s‘y « déplacent depuis lors au gré des vents ». Une équipe dirigée par Thibault Cavalié, Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux, a suivi le déplacement d’un groupe précis de ces restes de collision : le cyanure d'hydrogène. Ils ont ainsi pu « mesurer directement les "courants-jets " [ou jet streams en anglais, ndlr] stratosphériques sur Jupiter ».

ALMA et Doppler à la rescousse 

Pour arriver à leur fin, ils ont utilisé 42 des 66 antennes du Grand réseau d'antennes millimétrique/submillimétrique de l'Atacama (alias ALMA), situées dans le désert d'Atacama au nord du Chili. Les résultats sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Les données récoltées « ont permis de mesurer le décalage Doppler – de minuscules changements dans la fréquence du rayonnement émis par les molécules – causé par les vents dans cette région de la planète », et ils ont ainsi pu en déduire la vitesse des vents dans la stratosphère.

C’est « un peu comme déduire la vitesse d'un train qui passe par le changement de fréquence du klaxon du train », explique le planétologue Vincent Hue du Southwest Research Institute aux États-Unis. Détail impressionnant : « moins de 30 minutes de temps de télescope » ont été nécessaires pour arriver aux conclusions.

Des vents à 1 450 km/h (sur Neptune c’est pire)

Selon Thibault Cavalié, « le résultat le plus spectaculaire est la présence de puissants jets, dont la vitesse peut atteindre 400 mètres par seconde [soit environ 1 450 kilomètres par heure, ndlr], qui sont situés sous les aurores près des pôles ».

C’est donc deux fois plus que les vents à 700 km/h de la « Grande Tache Rouge » et « plus de trois fois supérieures à la vitesse du vent mesurée sur les plus fortes tornades de la Terre ». Ce ne sont pas pour autant les vents les plus rapides du système solaire, loin de là. Ils soufflent en effet jusqu’à 1 800 km/h sur Saturne et dépassent même les 2 000 km/h sur Neptune, deux autres planètes géantes.

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Cette découverte amène les astronomes à une hypothèse : « ces jets pourraient se comporter comme un vortex géant d'un diamètre pouvant atteindre quatre fois celui de la Terre, et d'une hauteur de quelque 900 kilomètres », explique Bilal Benmahi, également du Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux. Il ajoute qu’un « vortex de cette taille serait un monstre météorologique unique dans notre système solaire ».

L’ESO rappelle que l’existence de vents forts près des pôles de Jupiter était déjà connue, mais bien plus haut dans l’atmosphère, à « des centaines de kilomètres au-dessus de la zone visée par la nouvelle étude », qui se trouve à 320 km d’altitude. L'Observatoire Européen Austral ajoute que d’anciennes publications prédisaient que ces vents seraient moins rapides ou bien disparaîtraient bien avant d'atteindre la stratosphère, mais « les nouvelles données d'ALMA nous disent le contraire ».

Selon les scientifiques, les mesures permettent également de « confirmer l'existence de forts vents stratosphériques autour de l'équateur de la planète ». Pour la première fois, leur mouvement a été mesuré directement, avec « une vitesse moyenne d'environ 600 km/h » tout de même.

En attendant JUICE et ELT

Comme toujours en pareille situation, ces résultats « ouvrent une nouvelle fenêtre pour l'étude des régions aurorales de Jupiter, ce qui était vraiment inattendu il y a seulement quelques mois », affirme Thibault Cavalié. Thomas Greathouse, du Southwest Research Institute, ajoute que ces relevés ouvrent la voie à des « mesures similaires et plus approfondies qui seront effectuées par la mission JUICE et son instrument submillimétrique SWI ».

L’ESO attend également beaucoup de son Extremely Large Telescope « qui devrait voir sa première lumière dans le courant de la décennie » et qui explorera lui aussi Jupiter. Ce télescope sera capable de faire des observations très détaillées des aurores de la planète, « ce qui nous permettra de mieux comprendre l'atmosphère de Jupiter ».

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