L’océanographie de la Terre aide à démystifier les cyclones fluides de Jupiter

Lia Siegelman avait venait d’étudier les eaux tourbillonnantes de l’océan Austral, qui entoure l’Antarctique, lorsqu’elle est tombée sur une affiche représentant des cyclones autour du pôle nord de Jupiter, prise par le vaisseau spatial Juno de la NASA. « Je l’ai regardé et j’ai été frappée: ‘Whoa, cela ressemble à de la turbulence dans l’océan' », dit-elle.

Siegelman, chercheuse à la Scripps Institution of Oceanography de San Diego, s’est tournée vers les dernières images détaillées de la planète extérieure. Elle et son équipe ont prouvé pour la première fois qu’une sorte de convection observée sur Terre explique les forces physiques et les sources d’énergie qui créent les cyclones sur Jupiter. (Étant donné que l’air et l’eau sont tous deux des « fluides », d’un point de vue physique, les mêmes principes s’appliquent à l’atmosphère de la géante gazeuse et à nos océans.) Ils ont publié leurs découvertes aujourd’hui dans la revue Physique de la nature.

Jupiter, l’éléphant de 4 octillions de livres de notre système solaire, produit de gigantesques cyclones, de grosses tempêtes qui tournent autour des zones de basse pression. Certains mesurent des milliers de kilomètres de large, aussi grands que la zone continentale des États-Unis, avec des rafales de vent pouvant atteindre 250 milles à l’heure. Huit des plus gros ont été repérés au pôle nord de la planète et cinq au pôle sud. Les scientifiques spéculent depuis des années sur leurs origines, mais en cartographiant ces tempêtes et en mesurant la vitesse et la température du vent, Siegelman et ses collègues ont montré comment elles se forment réellement. De petits tourbillons en rotation apparaissent ici et là parmi les nuages ​​turbulents – pas si différents des tourbillons océaniques que Siegelman connaît bien – puis ils commencent à se confondre. Les cyclones se développent en engloutissant continuellement de plus petits nuages ​​et en en tirant de l’énergie, de sorte qu’ils continuent de tourner, dit-elle.

C’est un moyen astucieux d’étudier les conditions météorologiques extrêmes sur une planète distante de plus de 500 millions de kilomètres. « Les auteurs s’inspirent clairement des disciplines de la météorologie et de l’océanographie. Ces gens prennent cette riche littérature et l’appliquent de manière sophistiquée à une planète que nous pouvons à peine toucher », explique Morgan O’Neill, une scientifique atmosphérique de Stanford qui modélise la physique des ouragans et des tornades sur Terre et a appliqué son travail à Saturne.

En particulier, dit O’Neill, l’équipe de scientifiques démontre comment, comme les orages sur Terre, les cyclones de Jupiter se forment à travers un processus avec un nom grossier : « convection humide ». L’air chaud et moins dense, au plus profond de l’atmosphère de la planète, s’élève progressivement, tandis que l’air plus frais et plus dense, près du vide glacial de l’espace, descend. Cela crée des turbulences, que l’on peut voir dans les nuages ​​​​d’ammoniac tourbillonnants et humides de Jupiter.

Photographie : NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM