Jupiter, la plus grande planète du système solaire, nous dévoile ses tourbillons de couleur et une invitée surprise, dans cette image prise par la sonde Juno lors de sa quarantième révolution autour de la planète. Cette invitée est la lune Ganymède, une fois et demie la taille de notre Lune, qui projette son ombre sur les nuages joviens.

Jupiter et Ganymède sont au centre de l’attention puisqu’une nouvelle sonde spatiale, JUICE (JUpiter ICy moons Explorer), doit prendre son envol ce mois-ci, pour aller percer leurs mystères.

## Les nuages tourbillonnants de Jupiter

Cette magnifique image a été prise alors que la sonde Juno était proche de Jupiter, à seulement 71 000 kilomètres du sommet des nuages de la planète, soit quinze fois plus près que Ganymède. Du coup, on ne voit qu’une partie de la planète et l’ombre de la lune la fait paraître beaucoup plus grande qu’elle ne l’est en réalité. Jupiter, avec un diamètre de 142 000 kilomètres, est onze fois plus grande que notre Terre. Ganymède, avec ses 5 300 kilomètres de diamètre, est beaucoup plus petite !

Jupiter est une planète géante : sa masse énorme provient de l’accumulation de l’hydrogène et de l’hélium – deux gaz très légers qui sont les éléments les plus abondants dans l’Univers – lors de la formation du système solaire. Elle a ainsi une composition qui est voisine de celle du Soleil. Contrairement à notre Terre, elle n’a pas de surface, ce qui veut dire qu’au fur et à mesure que l’on s’enfonce, l’atmosphère devient de plus en plus dense et de plus en plus chaude.

Les nuages que l’on voit sur l’image proviennent de la haute atmosphère, où la température est encore très basse, de l’ordre de -120 °C à -60 °C. À ces températures, ce sont l’ammoniac (NH3) et l’hydrosulfure d’ammonium (NH4SH) qui condensent. Les nuages que l’on voit doivent être composés, en partie au moins, de ces éléments.

Les bandes qui traversent la planète ne tournent pas à la même vitesse que leurs voisines, ce qui se traduit par des vents pouvant atteindre plus de 300 kilomètres par heure ! Ces vents, liés à la rotation rapide de Jupiter sur elle-même en moins de dix heures (contre 24 pour la Terre), génèrent des tourbillons qui parsèment l’atmosphère visible de la planète. Ce sont des cyclones et des anticyclones.

Mais jusqu’à quelle profondeur s’étendent ces vents et ces tourbillons ? Sur une planète sans fond, cette question n’est pas évidente, et elle n’a été résolue que récemment, grâce à la sonde spatiale Juno : en mesurant le champ de gravité de la planète extrêmement précisément, nous avons pu déterminer que les vents s’étendent sur 3 000 kilomètres de profondeur (ça semble énorme, mais c’est une faible fraction du rayon de la planète, qui est de 71 000 kilomètres). Les cyclones et anticyclones de Jupiter ont quant à eux des profondeurs variables, allant de quelques dizaines à quelques centaines de kilomètres.

## Vents contre champs magnétiques

Ainsi nous pouvons mieux appréhender la dynamique atmosphérique des planètes géantes : leur rotation rapide génère des tourbillons et des vents qui pénètrent progressivement depuis la surface vers l’intérieur. En profondeur (à 3 000 kilomètres dans le cas de Jupiter, à environ 9 000 kilomètres dans le cas de Saturne), la conduction électrique augmente au point que l’atmosphère est entraînée en rotation uniforme par le fort champ magnétique de la planète, et que les vents disparaissent.

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Il reste de nombreuses questions cependant sur l’atmosphère de Jupiter : on observe régulièrement des orages, en particulier par les éclairs qu’ils génèrent. Ils sont liés à la condensation de l’eau et ressemblent aux orages sur Terre, tout en étant cinq à dix fois plus grands. Mais quel est leur rôle dans le transport de la chaleur et des éléments chimiques comme l’ammoniac, l’eau ou la phosphine ? L’eau justement est un élément essentiel pour comprendre à la fois ces orages et la formation des planètes géantes, mais quelle est son abondance ? Et enfin, qu’est-ce qui explique la couleur des nuages de Jupiter ?

## Cap sur Ganymède

Quant à Ganymède, qui est tout de même la plus grande lune du système solaire, elle a été relativement peu étudiée, les images de haute résolution fournies par Galileo et Juno. Pourtant, c’est une lune fascinante, qui est la seule du système solaire à posséder son propre champ magnétique et qui, sous sa croûte glacée, abrite un océan d’eau liquide.

Juno va continuer d’étudier le système de Jupiter jusqu’en 2025, mais la mission JUICE doit arriver en orbite de la planète géante en 2031. Les instruments de JUICE vont permettre de nouvelles mesures pour comprendre la dynamique de l’atmosphère complexe de Jupiter et la structure interne de ses lunes, y compris bien sûr Ganymède.

En effet, la poursuite de l’étude de ces planètes géantes est indispensable à la compréhension des mécanismes de la formation planétaire. Et les planètes géantes de notre système solaire demeurent des laboratoires exceptionnels. Parmi les milliers d’exoplanètes connues, dont nombreuses sont des planètes géantes, aucune ne peut être étudiée avec la précision et le détail que montre cette image de Juno.

Et pour l’instant, on ne connaît pas de lune d’exoplanète…