Les aurores polaires n'occupent qu'une petite fraction de Jupiter. Pourtant, elles suffisent à chauffer l'ensemble de la haute atmosphère de la planète géante. C'est la découverte que vient de faire une équipe de scientifiques.

À une distance de 778,6 millions de kilomètres, Jupiter tourne autour du Soleil. Malgré un tel éloignement de l’étoile, l’atmosphère de la planète est étonnement chaude, des centaines de degrés de plus que ne pourrait l’expliquer la lumière du Soleil seule. Une nouvelle découverte, présentée le 4 août 2021 dans Nature, semble enfin résoudre le mystère : de puissantes aurores polaires répandent de la chaleur sur toute la planète.

« La haute atmosphère de Jupiter est considérablement plus chaude que prévu par rapport à la quantité de lumière solaire qu’elle reçoit », constatent les scientifiques au début de leur étude. Dans un thread détaillant la découverte sur Twitter, l’auteur principal de l’étude et planétologue James O’Donoghue revient sur le contexte de ces travaux. Il rappelle que Jupiter est la planète la plus grande et la plus rapide (elle effectue un tour sur elle-même en moins de 10 heures) du système solaire.

Ce que les scientifiques ont observé ici, c’est la haute atmosphère de Jupiter, qui se situe à 700 kilomètres au-dessus des nuages que l’on voit habituellement sur les images de la planète. Au niveau des pôles de Jupiter, des aurores se produisent en permanence : on peut voir les lumières vives qu’elles émettent en observant dans l’ultraviolet, explique James O’Donoghue.

Un écart de 500°C qui restait inexpliqué

« La haute atmosphère aux pôles est chauffée à plus de 700°C !, poursuit le scientifique. Le reste de la planète, cependant, devrait être à environ -100°C, car la lumière du Soleil est le seul élément chauffant connu (faible sur Jupiter), mais c’est LOIN de ce que nous voyons… » En étudiant la haute atmosphère de Jupiter, dans les zones où les aurores n’ont pas lieu, les scientifiques ont été surpris de mesurer 400°C, soit un écart énorme de 500°C avec ce que prévoyaient les modèles. Il fallait donc découvrir d’où pouvait bien provenir cette chaleur. Plusieurs hypothèses étaient évoquées, énumère James O’Donoghue :

  • Vient-elle des aurores ?
  • Vient-elle de la basse atmosphère, connue pour ses tempêtes impétueuses ?
Cartes détaillées des températures de la haute atmosphère de Jupiter. // Source : Via Twitter @physicsJ

Vers la fin d’une « crise énergétique » ?

Pour percer le mystère, il fallait disposer d’une carte détaillée des températures de la haute atmosphère de Jupiter, sur toute la planète. Pour la concevoir, l’équipe de scientifiques s’est servie du télescope Keck II de l’observatoire W. M. Keck, installé à Hawaï, afin d’observer Jupiter en avril 2016 puis janvier 2017. Grâce à leurs cartes, les scientifiques ont pu voir à l’échelle de tout l’astre les températures évoluer. « Nous avons vu les températures diminuer lentement des pôles vers l’équateur, indiquant que les aurores sont la cause du réchauffement de la planète entière », résume James O’Donoghue.

« Ces observations indiquent que la haute atmosphère de Jupiter est principalement chauffée par la redistribution de l’énergie aurorale », concluent les auteurs dans Nature. Cette découverte pourrait donc mettre fin au dilemme, surnommé la « crise énergétique » de Jupiter.

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