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Les violentes tempêtes sur Jupiter sont plus étranges que nous ne le pensions

  Représentation artistique d'orages électriques sur Jupiter, à l'aide de données obtenues par la mission Juno de la NASA.

Représentation artistique d’orages électriques sur Jupiter, à l’aide de données obtenues par la mission Juno de la NASA.
Image: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt

La foudre et la grêle existent sur Jupiter, mais ils sont d’un type très différent de ceux que nous connaissons sur Terre, comme le suggèrent de nouvelles recherches.

La foudre peu profonde sur Jupiter ne provient pas de nuages ​​aqueux comme sur Terre, mais plutôt de nuages ​​remplis d’eau et d’ammoniac, selon un nouveau recherche publié cette semaine dans Nature.

Dans un étude, publié dans le Journal of Geophysical Research: Planets, les scientifiques montrent comment ces mêmes orages sont capables de produire des conditions météorologiques inattendues sous forme de grêlons, ou «mushballs», dans le langage des chercheurs. Ces orbes gluants tombent dans les entrailles de la géante gazeuse, livrant de l’ammoniac à ses couches les plus profondes.

Les planétologues connaissent les éclairs sur Jupiter depuis des décennies, pensant qu’ils étaient causés par des conditions similaires sur Terre, c’est-à-dire se formant à partir de nuages ​​d’eau et à des températures proches du point de congélation. Pour que cela fonctionne, cependant, ces tempêtes devraient se former à des altitudes atteignant 28 à 40 miles (45 à 65 kilomètres) sous le sommet des nuages ​​de Jupiter. Le problème est que les observations faites par le vaisseau spatial Juno de la NASA ont indiqué la présence d’éclairs plus petits et moins profonds, qui semblaient considérablement plus élevés dans l’atmosphère de Jupiter.

Dans la nouvelle étude sur la nature, la planétaire Heidi Becker du California Institute of Technology, avec ses collègues, présente une explication plausible de cette apparente incohérence: des tempêtes dans des couches atmosphériques plus profondes lancent des cristaux de glace d’eau dans les couches supérieures, à environ 16 miles (16 miles) ( 25 km) au-dessus des nuages ​​d’eau de la géante gazeuse. Les cristaux de glace entrent alors en contact avec l’ammoniac à cette altitude plus élevée, ce qui donne un mélange ammoniac-eau. À ce niveau, les températures atteignent -126 degrés Fahrenheit (-88 degrés Celsius), mais l’ammoniac fait fondre la glace entrante.

«À ces altitudes, l’ammoniac agit comme un antigel, abaissant le point de fusion de la glace d’eau et permettant la formation d’un nuage avec un liquide ammoniac-eau», a expliqué Becker dans un laboratoire de propulsion par jet de la NASA. communiqué de presse. «Dans ce nouvel état, les gouttelettes de liquide ammoniacal-eau qui tombent peuvent entrer en collision avec les cristaux d’eau-glace montants et électrifier les nuages. Ce fut une grande surprise, car les nuages ​​d’ammoniaque et d’eau n’existent pas sur Terre.

Assez commodément, cette explication semble avoir résolu un autre mystère lié à Jupiter: des lacunes inégales d’ammoniac manquant. Les scientifiques pensaient auparavant que l’ammoniac absent était causé par la pluie, dans laquelle un mélange humide d’ammoniac et d’eau précipitait dans les niveaux les plus profonds. Les calculs de ce scénario n’ont pas fonctionné, cependant, car la pluie supposée ne serait pas capable de tomber suffisamment profondément pour correspondre aux observations faites par le radiomètre à micro-ondes de Juno, qui a détecté l’ammoniac appauvri.

Graphique illustrant le processus évolutif de la foudre peu profonde et de la grêle sur Jupiter.

Graphique illustrant le processus évolutif de la foudre peu profonde et de la grêle sur Jupiter.
Image: NASA / JPL-Caltech / SwRI / CNRS

Une nouvelle explication, telle que décrite dans la nouvelle étude du Journal of Geophysical Research, suggère que les scientifiques étaient sur la bonne voie. Mais plutôt que d’invoquer la pluie comme cause, le nouvel article, également co-écrit par Becker, pose un autre type de précipitation: les grêlons.

Appelés «mushballs» par les chercheurs, ces grêlons sont fabriqués à partir d’eau et d’ammoniaque. Semblables à la façon dont les grêlons se forment dans l’atmosphère terrestre, les mushballs commencent comme de petites graines qui grossissent lorsqu’elles sont maintenues en l’air par des vents violents. Finalement, ces orbes gluants deviennent trop lourds et tombent dans les couches plus profondes du dessous, s’évaporant dans les températures plus chaudes.

«Il s’est avéré que l’ammoniac ne manque pas réellement; il est simplement transporté sous un déguisement, s’étant dissimulé en se mélangeant à de l’eau », a expliqué Scott Bolton, co-auteur de l’étude et Juno PI au Southwest Research Institute de San Antonio, dans le communiqué de presse du JPL.

Ainsi, en plus de montrer où était allé l’ammoniac manquant, la nouvelle théorie explique également la répartition inégale de l’ammoniac manquant dans l’atmosphère jovienne.

C’est tellement cool quand une découverte scientifique en entraîne une autre, c’est ce qui s’est passé ici. Certains efforts scientifiques peuvent sembler superflus ou indulgents, mais comme le montrent ces deux articles, nous ne savons pas toujours où ils vont nous mener.

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