L’une des propriétés les plus remarquables des planètes géantes de notre système solaire – Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune – réside dans les vents extrêmes observés autour de leurs équateurs. Alors que certaines de ces planètes ont des vents équatoriaux vers l’est, d’autres ont un courant-jet vers l’ouest. Pour la première fois, une équipe internationale de scientifiques dirigée par l'Observatoire de Leiden et le SRON peut expliquer les vents sur toutes les planètes géantes à l'aide d'un seul modèle.
La convection dite à rotation rapide dans l’atmosphère des planètes géantes peut jouer un rôle crucial dans la poussée des courants-jets vers l’est et l’ouest. C’est ce qu’a découvert une équipe d’astronomes dirigée par la chercheuse postdoctorale Keren Duer-Milner de l’Observatoire de Leiden et du SRON. La recherche a été publiée dans la revue Avancées scientifiques.
En utilisant des modèles de circulation globale, l’équipe a découvert que les différences de profondeur atmosphérique peuvent produire des jets vers l’est sur Jupiter et Saturne et des jets vers l’ouest sur Uranus et Neptune. Le système présente ce qu'on appelle une bifurcation : dans les mêmes conditions, l'atmosphère peut se stabiliser dans l'un des deux états stables – soit des jets équatoriaux vers l'est, soit vers l'ouest – établissant un lien direct entre la direction du jet et la profondeur atmosphérique.
Les vents les plus rapides du système solaire
Pendant des décennies, les scientifiques ont été intrigués par le mécanisme qui entraîne les vents ultra-rapides sur les planètes géantes, avec des vitesses comprises entre 500 et 2 000 km/h. Les courants-jets sont les vents les plus rapides observés dans le système solaire et dépassent largement les vitesses typiques du vent sur Terre.
Le fait que Jupiter et Saturne ont des vents vers l'est, tandis que les jets d'Uranus et de Neptune soufflent vers l'ouest, était particulièrement énigmatique. On pense que les principaux facteurs susceptibles d’influencer les cours d’eau sur ces planètes sont similaires. Les planètes reçoivent peu de lumière solaire, elles ont une source de chaleur interne modérée et une rotation rapide. Aucune force connue ne pourrait expliquer la direction différente des vents. Jusqu’à présent, on pensait que la direction différente des vents des avions à réaction provenait de différents mécanismes qui les entraînaient.
Duer-Milner et ses collègues ont découvert que les cellules de convection à rotation rapide sur l'équateur peuvent agir comme un « tapis roulant » à la surface, entraînant les courants-jets vers l'est et l'ouest sur différentes planètes. La convection est le processus qui, par circulation, peut transporter de la chaleur dans une atmosphère ou un liquide. On pense qu’il s’agit du principal processus par lequel la chaleur de l’intérieur des planètes gazeuses est transportée vers la surface.
Atmosphères à travers la galaxie
« Nous espérions démontrer que le mécanisme qui, selon nous, agit chez les géantes gazeuses Jupiter et Saturne peut également expliquer les jets équatoriaux chez les géantes de glace Uranus et Neptune », explique Duer-Milner. « Nous sommes ravis car nous avons enfin trouvé une explication simple et élégante à un phénomène complexe. » Les scientifiques utilisent désormais les mesures du vaisseau spatial Juno pour trouver des preuves de l'existence du mécanisme proposé dans l'atmosphère de Jupiter.
Duer-Milner espère que leurs résultats pourront également être appliqués à des planètes situées en dehors de notre système solaire. « Comprendre ces vents est crucial car cela nous aide à comprendre les processus fondamentaux qui régissent les atmosphères planétaires, non seulement dans notre système solaire mais à travers la galaxie. Cette découverte nous donne un nouvel outil pour comprendre la diversité des atmosphères et des climats planétaires à travers l'univers », dit-elle.
