Jupiter
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Jupiter est la 5ème planète depuis le soleil
et de loin la plus grande. Jupiter est plus de deux fois plus massive que toutes
les autres planètes réunies (318 fois la Terre).
orbite: 778.330.000 km (5.20 AU) du Soleil
diamètre: 142,984 km (equatorial)
masse: 1.900e27 kg
Jupiter (a.k.a. Jove et du Grec Zeus) était le Dieu des Dieux, le maître de l'Olympe et le patron des Romains. Zeus était le fils de Cronus (Saturne).
Jupiter est le quatrième objet le plus brillant du ciel (après le soleil, la lune et Vénus; sous certaines conditions Mars est aussi brillante). Jupiter est connue depuis les temps préhistoriques. En 1610, la mise en évidence par Galilée des 4 grandes lunes de Jupiter Io, Europe, Ganymede et Callisto (appelées maintenant les lunes Galiléennes) fut la première découverte d'un système en rotation non centré sur la Terre. Ce fut un argument de poids en faveur de la théorie de Copernic du mouvement héliocentrique des planètes. Mais l'appui de Galilée à la théorie de Copernic lui valut d'être arrêté par l'Inquisition. Il fut forcé de renier ses croyances et resta en prison le reste de sa vie.
Jupiter a été visitée en 1973 par Pioneer 10 puis, plus tard par Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 et Ulysses. Le vaisseau spatial Galileo est actuellement en orbite autour de Jupiter et nous enverra encore des informations pendant les deux années à venir.
Les planètes
gazeuses n'ont pas de surface solide, le gaz qui les constitue devient seulement
de plus en plus dense avec la profondeur. Ce que nous voyons de ces planètes
est le sommet de nuages très haut dans leurs atmosphères (à
peu près au dessus du niveau atmosphérique 1).
Jupiter, c'est 90% d'hydrogène et 10% d'hélium (en quantité d'atomes, 75/25% en masse) avec des traces de méthane, d'eau, d'ammoniac et de "cailloux". C'est une composition très proche de la Nébuleuse Solaire primordiale qui donna naissance à tout le système solaire. Saturne a une composition similaire mais Uranus et Neptune ont moins d'hydrogène et d'hélium.
Notre connaissance de l'intérieur de Jupiter (et des autres planètes gazeuses) est surtout indirecte et le restera encore longtemps (les sondes atmosphériques de Galileo sont seulement descendues à 150 km sous le sommet des nuages) .
Jupiter a probablement un noyau rocheux de 10 à 15 masses terrestres.
Au-dessus du noyau se trouve la plus grande couche de la planète constituée d'hydrogène métallique liquide. Cette forme exotique pour l'élément le plus commun n'existe que sous une pression supérieure à 4 millions de bars, comme à l'intérieur de Jupiter et de Saturne. L'hydrogène de Jupiter est constitué de protons et d'électrons comme à l'intérieur du Soleil (à une température bien plus basse) mais sous une pression telle qu'il devient liquide et conducteur électrique. Cette propriété est sans doute à l'origine du champ magnétique de la planète. Cette couche contient aussi des traces d'hélium et différentes variétés de "glaces".
La couche supérieure est surtout composée d'hydrogène moléculaire classique et d'hélium liquide en profondeur et gazeux au-dessus. L'atmosphère que nous voyons est le sommet de cette couche où on trouve aussi, en faible quantité de l'eau, du CO2, du méthane et d'autres molécules simples.
Ces 3 couches distinctes de nuages seraient composées
de glaces d'ammoniac, d'hydrosulfite d'ammonium et un mélange de glace
et d'eau. Néanmoins, les résultats
préliminaires des sondes de Galileo ne constituent que de faibles
indications de l'existence de ces nuages (un instrument semble avoir détecté
la couche supérieure alors que l'autre aurait détecté la
seconde couche). Cependant, le point d'entrée de ces sondes était
inhabituel : des observations issues des télescopes terrestres et les
toutes dernières observations de Galileo suggèrent que ce
point d'entrée était l'endroit le plus chaud et le moins nuageux
de Jupiter à cette époque.
Ces données des sondes atmosphériques de Galileo montrent aussi qu'il y a nettement moins d'eau qu'on ne le prévoyait. On se basait sur une proportion d'oxygène, se mélangeant à l'hydrogène abondant, voisine de celle du Soleil, deux fois supérieure. Il est désormais probable que la concentration actuelle soit bien inférieure à celle qu'on trouve dans le Soleil. La densité et la température de la couche la plus superficielle se révélèrent étonnamment hautes.
Jupiter et les autres planètes gazeuses
connaissent des vents à très haute vélocité confinés
dans de grandes bandes latitudinales où le vent souffle dans des
sens opposés. De faibles différences de température et
de composition entre ces bandes donnent les bandes colorées qui dominent
l'apparence de la planète. Les bandes faiblement colorées sont
appelées les zones; et les plus sombres les ceintures.
Ces ceintures sont connues depuis très longtemps mais les vortex compliqués
des régions limitrophes séparant les bandes n'ont été
observés que par Voyager. D'après les sondes de Galileo, les vents
de Jupiter ont une vitesse plus forte que prévu, plus de 650 km/h et
s'étendent aussi profondément qu'était capable d'aller
la sonde. Ils vont probablement jusqu'à des centaines de kilomètres
à l'intérieur d'une planète à l'atmosphère
globalement très violente. Tout cela indique que contrairement à
ce qui se passe sur Terre, les vents de Jupiter sont causés en grande
partie par sa chaleur interne plutôt que par la chaleur du Soleil .
Les couleurs vives des nuages de Jupiter sont sans doutes issues des réactions chimiques intervenant entre les éléments rares de l'atmosphère Jovienne, dont des composés souffrés qui prennent une grande variété de teintes, mais les détails demeurent inconnus.
Les couleurs sont en relation avec l'altitude des nuages : en profondeur les bleus, puis bruns, blancs et les rouges les plus hauts. Parfois, au travers des trous dans la couche supérieure, on peut voir les couches profondes.
La Grande Tache Rouge (GRS) a été
observée par des Terriens depuis plus de 300 ans (sa découverte
est généralement attribuée à Cassini
ou Robert Hooke au 17ème siècle). La grande tache rouge ou "l'oeil
de Jupiter" est un gigantesque cyclone ovale de 12.000 par 25.000 km suffisamment
grand pour contenir deux Terres. D'autres taches similaires mais plus petites
ont été signalées depuis des décennies. Des observations
infrarouges et le sens de sa rotation montrent que l'oeil de Jupiter est une
région de haute pression dont les nuages ont un sommet bien supérieur
et plus froid que celui des régions environnantes. Des structures identiques
ont été vues sur Saturne et Neptune
mais on ne sait pas pendant combien de temps encore ces taches vont persister.
Jupiter émet plus d'energie dans l'espace qu'il n'en reçoit du Soleil. L'intérieur de Jupiter est très chaud et son noyau a probablement une température de 20.000 K. Cette chaleur est créée par le mécanisme de Kelvin-Helmholtz, la faible compression gravitationnelle de la planète (Jupiter ne produit AUCUNE énergie par fusion nucléaire comme le fait le Soleil car elle est bien trop petite pour que sa pression gravitationnelle interne chauffe suffisamment son noyau pour engendrer des réactions nucléaires). Cependant, sa chaleur interne est suffisante pour provoquer des mouvements de convection entre ces différentes couches liquides et est probablement la cause des mouvements complexes que nous voyons au sommet des nuages. Saturne et Neptune connaissent un phénomène similaire mais pas Uranus curieusement.
Jupiter est sans doute aussi grande qu'une planète gazeuse puisse être. Si elle contenait plus de gaz, la pression interne augmenterait mais pas tellement, le volume et son diamètre grandiraient donc très peu. Pour être plus volumineuse, une étoile doit avoir une source interne (nucléaire) de chaleur considérable. Jupiter devrait être au moins 80 fois plus massive pour devenir une étoile.
Jupiter a un puissant champ magnétique,
bien plus fort que celui de la Terre. Sa magnétosphère
s'étend à plus de 650 millions km (au delà même de
l'orbite de Saturne!). A noter que cette magnétosphère est loin
d'être sphérique : elle s'étend "seulement" à
quelques millions de kilomètres dans la direction du Soleil. En conséquence,
les lunes de Jupiter vivent dans ce champ magnétique, un fait qui pourrait
expliquer partiellement l'activité d'Io. Malheureusement
pour les futures touristes de l'espace et pour les ingénieurs des sondes
Voyager et Galileo, l'environnement près de Jupiter est encombré
de particules énergétiques piégées par cette magnétosphère,
bref, des radiations similaires à celles de la ceinture de Van
Allen autour de la Terre mais en bien plus fortes qui seraient immédiatement
fatales à un humain non protégé.
Les sondes atmosphériques de Galileo
ont découvert une intense ceinture de radiations entre l'anneau de Jupiter
et la couche atmosphérique supérieure. Cette nouvelle ceinture
est approximativement 10 fois plus forte que la ceinture Van Allen de la Terre.
Curieusement, cette nouvelle ceinture contient des ions d'hélium très
énergétiques d'origine inconnue.
Jupiter a des anneaux comme Saturne, mais en
beaucoup plus petits et fins (à droite). On ne s'y attendait pas
du tout et ils ont été découverts seulement quand deux
des scientifiques de Voyager1 insistèrent pour qu'après un voyage
de 1 milliard de kilomètres, on jette un coup d'oeil pour voir s'il y
avait un anneau. Tous les autres étaient persuadés que les chances
d'en trouver un était nulle mais ils eurent tort! Ce fut un grand scoop!
Ils ont depuis été imagés
dans l'infra rouge par des télescopes et par Galileo.
Contrairement à ceux de Saturne, les anneaux de Jupiter sont sombres (albedo de .05). Ils sont probablement composés de très petits grains de matériaux rocheux et ne contiennent apparemment pas de glace, contrairement à Saturne.
Les particules des anneaux Jupitériens ne restent sans doute pas là longtemps à cause des tractions magnétiques et atmosphériques. Le vaisseau Galileo a clairement montré que ces anneaux sont continuellement réapprovisionnés par la poussière formée par des impacts de micrométéorites sur ces 4 lunes intérieures qui sont très énergétiques du fait de la puissance du champ gravitationnel de Jupiter.
En Juillet 1994, la Comète Shoemaker-Levy
9 est entrée en collision avec Jupiter avec des effets spectaculaires
(à gauche). Ces effets furent clairement visibles
même avec des télescopes d'amateurs. Les débris de la collision
furent observables avec le télescope Hubble (HST) presque un an après.
Pendant le ciel nocturne, Jupiter
est toujours la plus brillante des "étoiles" de la voûte
céleste (après Vénus). Les 4 lunes Galiléennes sont
facilement visibles avec des lunettes; la grande tâche rouge peut même
être observée avec un petit télescope d'amateur. Il existe
de nombreux sites Web
qui montrent la position de Jupiter (et d'autres planètes) dans le ciel.
Des détails plus précis et des cartes customisables peuvent être
créées avec un programme
de planétarium comme le Starry
Night.
Jupiter a 16 satellites connus, les 4 grandes lunes Galiléennes
et 12 plus petites.
Distance Rayon masse Satellite (000 km) (km) (kg) Découverte Date --------- -------- ------ ------- ---------- ----- Metis 128 20 9.56e16 Synnott 1979 Adrastea 129 10 1.91e16 Jewitt 1979 Amalthea 181 98 7.17e18 Barnard 1892 Thebe 222 50 7.77e17 Synnott 1979 Io 422 1815 8.94e22 Galileo 1610 Europe 671 1569 4.80e22 Galileo 1610 Ganymede 1070 2631 1.48e23 Galileo 1610 Callisto 1883 2400 1.08e23 Galileo 1610 Leda 11094 8 5.68e15 Kowal 1974 Himalia 11480 93 9.56e18 Perrine 1904 Lysithea 11720 18 7.77e16 Nicholson 1938 Elara 11737 38 7.77e17 Perrine 1905 Ananke 21200 15 3.82e16 Nicholson 1951 Carme 22600 20 9.56e16 Nicholson 1938 Pasiphae 23500 25 1.91e17 Melotte 1908 Sinope 23700 18 7.77e16 Nicholson 1914
Les valeurs des petites lunes sont approximatives.
Distance Taille masse Anneau (km) (km) (kg) ---- -------- ----- ------ Halo 92000 30500 ? Main 122500 6440 1e13 Gossamer 128940 100000 ?
(distance entre le centre de Jupiter au bord interne de l'anneau)
Littérature
Lisez les "Bases Vénus" de A.C. Clark et P. Preuss (tomes 3 surtout).
2001 l'Odyssée de l'espace, 2010 Odyssée 2 et 2061 Odyssée 3 de A.C. Clarck.
... Soleil ... Mercure ... Vénus ...La Terre...
Mars... Jupiter... Io |
Auteur |
Traduction approximative : Emmanuel et Véronique Goudé E-Mail : manu@spatioport.com |
