Dans la canopée tourbillonnante de l'atmosphère de Jupiter, les taches sans nuages sont si exceptionnelles que les grandes portent le nom spécial de «points chauds». Exactement comment ces clairières se forment et pourquoi elles ne se trouvent que près de l'équateur de la planète sont depuis longtemps des mystères. Maintenant, en utilisant des images du vaisseau spatial Cassini de la NASA, les scientifiques ont trouvé de nouvelles preuves que des points chauds dans l'atmosphère de Jupiter sont créés par une onde de Rossby, un motif également observé dans l'atmosphère et les océans de la Terre. L'équipe a trouvé que la vague responsable des points chauds glissait de haut en bas à travers les couches de l'atmosphère comme un cheval de carrousel sur un manège.
"C'est la première fois que quelqu'un suit de près la forme de plusieurs points chauds sur une période de temps, ce qui est le meilleur moyen d'apprécier la nature dynamique de ces fonctionnalités", a déclaré l'auteur principal de l'étude, David Choi, boursier postdoctoral de la NASA. travaillant au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Md. Le document est publié en ligne dans le numéro d'avril de la revue Icarus.
Choi et ses collègues ont réalisé des films en accéléré à partir de centaines d'observations prises par Cassini lors de son survol de Jupiter fin 2000, lorsque le vaisseau spatial a fait son approche la plus proche de la planète. Les films zooment sur une ligne de points chauds entre l'une des ceintures sombres de Jupiter et des zones d'un blanc éclatant, à environ 7 degrés au nord de l'équateur. Couvrant environ deux mois (heure de la Terre), l'étude examine les changements quotidiens et hebdomadaires de la taille et de la forme des points chauds, chacun couvrant plus de superficie que l'Amérique du Nord, en moyenne.
Une grande partie de ce que les scientifiques savent sur les points chauds est venue de la mission Galileo de la NASA, qui a publié une sonde atmosphérique qui est descendue dans un point chaud en 1995. Ce fut la première, et jusqu'à présent seulement, enquête in situ sur l'atmosphère de Jupiter.
"Les données de sonde de Galileo et une poignée d'images d'orbiteurs ont fait allusion aux vents complexes tourbillonnant autour et à travers ces points chauds, et ont soulevé des questions quant à savoir si elles étaient fondamentalement des vagues, des cyclones ou quelque chose entre les deux", a déclaré Ashwin Vasavada, un co-auteur de papier qui est basé au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, et qui faisait partie de l'équipe d'imagerie de Cassini lors du survol de Jupiter. "Les films fantastiques de Cassini montrent maintenant en détail le cycle de vie complet et l'évolution des points chauds."
Parce que les points chauds sont des ruptures dans les nuages, ils fournissent des fenêtres sur une couche normalement invisible de l'atmosphère de Jupiter, peut-être jusqu'au niveau où les nuages d'eau peuvent se former. Sur les images, les points chauds semblent sombres, mais comme les couches profondes sont plus chaudes, les points chauds sont très lumineux aux longueurs d'onde infrarouges où la chaleur est détectée; en fait, c'est ainsi qu'ils ont obtenu leur nom.
Une hypothèse est que des points chauds se produisent lorsque de gros courants d'air s'enfoncent dans l'atmosphère et se réchauffent ou se dessèchent au cours du processus. Mais la régularité surprenante des points chauds a conduit certains chercheurs à soupçonner qu'une vague atmosphérique est impliquée. En règle générale, huit à 10 points chauds s'alignent, à peu près également espacés, avec des panaches blancs denses de nuages entre les deux. Ce modèle pourrait s'expliquer par une vague qui pousse l'air froid vers le bas, brisant tous les nuages, puis transportant l'air chaud, provoquant la forte couverture nuageuse observée dans les panaches. La modélisation informatique a renforcé ce raisonnement.
À partir des films Cassini, les chercheurs ont cartographié les vents dans et autour de chaque point chaud et panache, et ont examiné les interactions avec les tourbillons qui passent, en plus des tourbillons de vent ou des tourbillons en spirale, qui fusionnent avec les points chauds. Pour séparer ces mouvements du jet stream dans lequel résident les points chauds, les scientifiques ont également suivi les mouvements des petits nuages «scooter», similaires aux nuages cirrus sur Terre. Cela a fourni ce qui pourrait être la première mesure directe de la vitesse du vent réel du jet stream, qui était cadencée à environ 300 à 450 mph (500 à 720 kilomètres par heure) - beaucoup plus rapide que quiconque ne le pensait auparavant. Les points chauds s'amplifient au rythme plus tranquille d'environ 225 mph (362 kilomètres par heure).
En démêlant ces mouvements individuels, les chercheurs ont vu que les mouvements des points chauds correspondent au modèle d'une vague de Rossby dans l'atmosphère. Sur Terre, les vagues de Rossby jouent un rôle majeur dans la météo. Par exemple, lorsqu'un souffle d'air glacial de l'Arctique plonge soudainement et gèle les récoltes de la Floride, une vague de Rossby interagit avec le courant-jet polaire et l'envoie hors de son parcours typique. La vague voyage autour de notre planète mais se déplace périodiquement vers le nord et le sud au fur et à mesure.
La vague responsable des points chauds fait également le tour de la planète d'ouest en est, mais au lieu d'errer au nord et au sud, elle glisse de haut en bas dans l'atmosphère. Les chercheurs estiment que cette vague pourrait monter et descendre de 15 à 30 miles (24 à 50 kilomètres) d'altitude.
Les nouvelles découvertes devraient aider les chercheurs à comprendre dans quelle mesure les observations renvoyées par la sonde Galileo s’étendent au reste de l’atmosphère de Jupiter. "Et c'est une autre étape pour répondre à plus de questions qui entourent encore les points chauds sur Jupiter", a déclaré Choi.
