Les observations de Jupiter dans le proche infrarouge par le télescope spatial James Webb de la NASA (en arrière-plan) ont révélé des vents de haute altitude insoupçonnés (flèches rouges) semblables au courant-jet terrestre dans une zone étroite au-dessus de l’équateur. Ces vents soufflent à une vitesse près de deux fois supérieure à celle des vents dans la couche nuageuse visible (flèches bleues) située à 20 milles en dessous, telle que mesurée par le télescope spatial Hubble de la NASA. Crédit : MH Wong, UC Berkeley ; R. Hueso, Université du Pays Basque ; NASA ; ESA ; ASC ; STScI ; I. de Pater, UC Berkeley ; T. Fouchet, Observatoire de Paris ; L. Fletcher, Université de Leicester
NASAc’est Télescope spatial James Webb a découvert un courant-jet à grande vitesse dans Jupiter, se déplaçant à 320 milles par heure et situé entre 15 et 30 milles au-dessus du pont nuageux principal. Ce courant-jet, large de plus de 3 000 milles, est beaucoup plus rapide que les couches nuageuses visibles en dessous, révélant des détails complexes sur la dynamique atmosphérique de Jupiter.
Découverte du Jet Stream à grande vitesse sur Jupiter
Le télescope spatial James Webb de la NASA a découvert un courant-jet rapide dans l’atmosphère de Jupiter qui souffle deux fois plus vite que les couches nuageuses visibles en dessous, créant des cisaillements de vent qui dépassent de loin tout ce que l’on voit sur Terre.
Le courant-jet à grande vitesse, qui se déplace à 320 miles par heure (515 kilomètres par heure) et mesure plus de 3 000 miles (4 800 kilomètres) de large, se trouve au-dessus de l’équateur de Jupiter, entre 15 et 30 miles (25 à 50 kilomètres) au-dessus de l’équateur de Jupiter. pont nuageux principal familier grâce aux photos optiques.
Cette image de Jupiter prise par la NIRCam (Near-Infrared Camera) du télescope spatial James Webb de la NASA montre des détails époustouflants de la majestueuse planète en lumière infrarouge. Sur cette image, la luminosité indique une altitude élevée. Les nombreuses « taches » et « traînées » d’un blanc brillant sont probablement des sommets de nuages à très haute altitude de tempêtes convectives condensées. Les aurores, apparaissant en rouge sur cette image, s’étendent à des altitudes plus élevées au-dessus des pôles nord et sud de la planète. En revanche, les rubans sombres au nord de la région équatoriale sont peu nuageux. Dans les images de Jupiter prises par Webb en juillet 2022, les chercheurs ont récemment découvert un courant-jet étroit voyageant à 320 miles par heure (515 kilomètres par heure) au-dessus de l’équateur de Jupiter, au-dessus des principaux ponts nuageux. Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatoire de Paris), Leigh Fletcher (Université de Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI)
Comparaison avec les observations de Hubble
Basé sur les observations de la NASA Le télescope spatial Hubble, les vents dans la couche nuageuse visible soufflent à environ 180 mph (250 km/heure). Cela signifie que pour chaque kilomètre au-dessus de ces nuages visibles, la vitesse du vent augmente de 7 à 10 kilomètres par heure, selon Ricardo Hueso, auteur principal d’un article décrivant les résultats publiés récemment dans la revue Astronomie naturelle.
Une révélation surprenante
« C’est quelque chose qui nous a totalement surpris », a déclaré Hueso de l’Université du Pays Basque à Bilbao, en Espagne. « Ce que nous avons toujours vu comme des brumes floues dans l’atmosphère de Jupiter apparaissent maintenant comme des caractéristiques nettes que nous pouvons suivre avec la rotation rapide de la planète et qui se déplacent beaucoup plus rapidement que les vitesses typiques trouvées dans l’équateur de Jupiter au niveau des nuages. »
Des chercheurs utilisant la NIRCam (Near-Infrared Camera) du télescope spatial James Webb de la NASA ont découvert un courant-jet à grande vitesse situé au-dessus de l’équateur de Jupiter, au-dessus des principaux ponts nuageux. À une longueur d’onde de 2,12 microns, observée entre des altitudes d’environ 20 à 35 kilomètres au-dessus des sommets des nuages de Jupiter, les chercheurs ont repéré plusieurs cisaillements de vent, ou zones où la vitesse du vent change avec la hauteur ou avec la distance, ce qui leur a permis de suivre le jet. Cette image met en évidence plusieurs caractéristiques autour de la zone équatoriale de Jupiter qui, entre une rotation de la planète (10 heures), sont très clairement perturbées par le mouvement du jet stream. Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatoire de Paris), Leigh Fletcher (Université de Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI)
La découverte de ce courant-jet donne un aperçu de la manière dont les couches de la célèbre atmosphère turbulente de Jupiter interagissent les unes avec les autres et de la manière dont le télescope Webb (Webb) est unique en son genre pour suivre ces caractéristiques.
Techniques d’imagerie avancées de Webb
Les nouvelles images de Jupiter ont été capturées en juillet 2022 par la NIRCam (Near-Infrared Camera) de Webb dans le cadre du programme Early Release Science (ERS). Les observations ERS du système Jupiter sont dirigées conjointement par Imke de Pater, professeur émérite d’astronomie à l’Université de Jupiter. Université de Californie, Berkeleyet Thierry Fouchet de l’Observatoire de Paris.
Structure globale des vents zonaux dans l’atmosphère de Jupiter reconstituée à partir d’observations dans les longueurs d’onde visibles (profil blanc) et des différents filtres utilisés dans l’étude (lignes colorées). L’image d’arrière-plan est une combinaison de couleurs d’images JWST sensibles aux voiles supérieurs. L’image de droite est un gros plan du jet central étroit au-dessus de la région équatoriale. Crédit : NASA/ESA/CSA et équipe Jupiter Early Release Science
« Même si divers télescopes au sol, des engins spatiaux comme Juno et Cassiniet le télescope spatial Hubble de la NASA ont observé les changements météorologiques du système jovien, Webb a déjà fourni de nouvelles découvertes sur les anneaux de Jupiter, les satellites et son atmosphère », a déclaré de Pater.
Le NIRCam a obtenu des images de Jupiter à 10 heures d’intervalle – un jour de Jupiter – dans quatre filtres différents, chacun étant capable de détecter de manière unique les changements dans de petites caractéristiques à différentes altitudes de l’atmosphère de Jupiter. La vitesse du vent a été calculée en suivant le mouvement de petits éléments, tels que des nuages – très probablement de la glace d’ammoniac mélangée à des particules de brume photochimiques typiques de l’atmosphère de Jupiter.
« Nous savions que les différentes longueurs d’onde de Webb et Hubble révéleraient la structure tridimensionnelle des nuages d’orage, mais nous avons également pu utiliser le timing des données pour voir à quelle vitesse les tempêtes se développent », a déclaré Michael Wong, co-auteur de l’UC Berkeley. co-chercheur pour le programme ERS du système Jovian.
Jupiter a une atmosphère en couches, et cette illustration montre comment Webb est particulièrement capable de collecter des informations à partir de couches d’altitude plus élevées qu’auparavant. Les scientifiques ont pu utiliser Webb pour identifier la vitesse du vent dans différentes couches de l’atmosphère de Jupiter afin d’isoler le jet à grande vitesse. Les observations de Jupiter ont été effectuées à 10 heures d’intervalle, soit un jour de Jupiter, dans trois filtres différents, notés ici, chacun étant capable de détecter de manière unique les changements dans de petites caractéristiques à différentes altitudes de l’atmosphère de Jupiter. Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatoire de Paris), Leigh Fletcher (Université de Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Andi James (STScI)
Aperçu des phénomènes stratosphériques
Le courant-jet à grande vitesse pourrait être la contrepartie profonde d’un phénomène complexe observé depuis des décennies sur Jupiter, Saturne, et Terre : oscillations régulières des températures et des vents qui se produisent dans la stratosphère, bien au-dessus de l’atmosphère de ces planètes. Sur Jupiter, ces oscillations thermiques équatoriales entre 30 et 150 kilomètres au-dessus de la couche nuageuse visible ont une périodicité de quatre à six ans.
« Jupiter a un modèle complexe mais reproductible de vents et de températures dans sa stratosphère équatoriale, bien au-dessus des vents dans les nuages et les brumes mesurés à ces longueurs d’onde », a déclaré Leigh Fletcher, membre de l’équipe de l’Université de Leicester au Royaume-Uni. « Si la force de ce nouveau jet est liée à ce modèle stratosphérique oscillant, nous pourrions nous attendre à ce que le jet varie considérablement au cours des deux à quatre prochaines années. Ce sera vraiment passionnant de tester cette théorie dans les années à venir.
Détails des vitesses du vent (en mètres par seconde) mesurées par le télescope Webb et le télescope spatial Hubble. Crédit : MH Wong, UC Berkeley ; R. Hueso, Université du Pays Basque ; NASA ; ESA ; ASC ; STScI ; I. de Pater, UC Berkeley ; T. Fouchet, Observatoire de Paris ; L. Fletcher, Université de Leicester
Comprendre les jets zonaux de Jupiter
Hueso a noté que les jets sont l’une des principales caractéristiques des atmosphères de Jupiter et de Saturne. Ils sont si parfaitement alignés avec la latitude qu’on les appelle jets zonaux. Ces alignements de zones sont une conséquence de la rotation rapide des planètes (Jupiter et Saturne ont une période de rotation d’environ 10 heures), ce qui entraîne un équilibre entre les forces de Coriolis et les gradients de pression latitudinaux.
Sur Jupiter et Saturne, les jets sont pour la plupart stables dans le temps, avec seulement des changements mineurs au niveau des nuages observés au fil des années et des décennies.
« Pour moi, ce qui est excitant, c’est que personne ne s’attendait à ce jet étroit et à grande vitesse avant le JWST », a déclaré Wong. « Nous savions qu’il y avait un jet étroit comme celui-ci sur Saturne, donc découvrir une caractéristique similaire sur Jupiter permet de nouvelles études comparatives des deux planètes géantes, même si le jet de Jupiter s’avère avoir un mécanisme de formation différent. »
Capacités d’imagerie améliorées de Webb
Les astronomes, dont de Pater et Wong, observent depuis longtemps Jupiter dans les longueurs d’onde micro-ondes, infrarouges, visibles et ultraviolettes à l’aide de télescopes au sol et dans l’espace pour étudier les couches inférieures et plus profondes de l’atmosphère de la planète, où résident de gigantesques tempêtes et des nuages de glace d’ammoniac. Les instruments de Webb regardent plus loin dans le proche infrarouge qu’auparavant et sont sensibles aux couches de l’atmosphère à plus haute altitude, entre 25 et 50 kilomètres au-dessus des sommets des nuages de Jupiter.
Ainsi, alors que dans les images antérieures dans le proche infrarouge, ces brumes à haute altitude semblaient généralement floues, avec une luminosité accrue sur la région équatoriale, Webb peut résoudre des détails plus fins dans les bandes brumeuses lumineuses.
Pour en savoir plus sur cette découverte :
- Le télescope spatial Webb révèle une nouvelle fonctionnalité dans l’atmosphère de Jupiter
- Le courant-jet secret de Jupiter accélère jusqu’à 500 km/h
