Ka-bam! Signes d'un impact géant avec Jupiter

Image composite de Jupiter, constituée de 3 photographies acquises par la mission Juno de la NASA le 12 février 2019, au cours de la 17ème aventure scientifique du vaisseau spatial, la manœuvre qui rapproche Juno de Jupiter dans son orbite excentrée. Image via NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill.

Saviez-vous qu'un vaisseau spatial est en orbite autour de Jupiter maintenant? Le vaisseau spatial Juno de la NASA ne fait pas beaucoup parler de lui, mais il obtient des résultats. Par exemple, Juno a mesuré le champ gravitationnel de Jupiter avec ce que Tristan Guillot de l’Observatoire de la Côte d’Azur de Nice, en France - écrit dans Nature - est appelé «précision exquise». Il discute d'une étude de Liu et al. examinée par des pairs, publiée dans Nature le 14 août 2019, proposant des résultats surprenants concernant le noyau de Jupiter, basés sur des données gravitationnelles Juno et des observations de la composition de l'atmosphère de Jupiter. La nouvelle étude suggère qu'un jeune Jupiter pourrait s'être heurté de plein fouet à un autre objet très massif, à un embryon planétaire ou à une planète si aucune collision ne s'était produite. Cet objet aurait dû avoir environ 10 fois la masse de la Terre pour rendre compte de ce que les scientifiques voient au cœur de Jupiter. Cela ferait de l'objet en collision presque aussi massif que la planète Uranus, la plus petite des quatre planètes géantes gazeuses de notre système solaire. Guillot a écrit que l'équipe de Liu suggère:

… Que les noyaux primordiaux de la planète et de l'embryon auraient été fusionnés et partiellement mélangés à l'enveloppe de Jupiter, expliquant ainsi la structure de la planète vue aujourd'hui.

Comme les autres géantes gazeuses (Saturne, Uranus, Neptune), Jupiter est principalement constitué d’hydrogène et d’hélium. Cependant, comme l'explique Guillot, Jupiter:

… Contient une proportion non négligeable d'éléments plus lourds sous la forme d'un noyau central et dans l'enveloppe de l'hélium hydrogène. Cette enveloppe est fluide et devrait être largement convective. Il était donc surprenant que Juno ait révélé que la composition de cette enveloppe n’était pas uniforme.

Au lieu de cela, le noyau semble être partiellement dilué dans l’enveloppe, s’étendant sur presque la moitié du rayon de la planète.

Trois phases de Jupiter. Liu et al. proposer que la structure interne actuelle de Jupiter soit le résultat d'un impact géant entre la jeune planète et un embryon planétaire qui avait à peu près la masse d'Uranus. a) Dans le modèle des auteurs, avant l'impact, à la fois Jupiter et l'embryon contenaient un noyau central dense d'éléments lourds et une enveloppe hydrogène-hélium. Les couleurs représentent la densité du matériau, allant de faible (blanc) à élevé (orange foncé). b) Juste après l'impact, les deux noyaux ont fusionné et se sont partiellement mélangés à l'enveloppe de la planète pour produire un noyau dilué. c) Après évolution ultérieure, le noyau dilué est resté, mais a été partiellement érodé dans l'enveloppe, ce qui a entraîné l'enrichissement de l'enveloppe en éléments lourds. Image et légende via Nature.

Qu'est-ce qui peut expliquer cette étrange dilution du noyau de la planète? Il existe plusieurs possibilités, mais Liu et al. favoriser celui qui appelle à un impact avec Jupiter. Liu et son équipe écrivent dans Nature :

Nous montrons ici qu'une collision frontale suffisamment énergique (impact géant) entre un gros embryon planétaire et le proto-Jupiter aurait pu briser son noyau compact primordial et mélanger les éléments lourds à l'enveloppe intérieure. Les modèles d'un tel scénario conduisent à une structure interne cohérente avec un noyau dilué, persistant depuis des milliards d'années.

Ils ajoutent:

Nous suggérons que les collisions étaient courantes dans le jeune système solaire et qu'un événement similaire pourrait également s'être produit pour Saturne, contribuant ainsi aux différences structurelles entre Jupiter et Saturne.

En savoir plus sur cette étude en lisant l'article de Tristan Guillot.

En passant, la mission Juno, d'un montant de 1, 1 milliard de dollars, a été lancée le 5 août 2011 et est arrivée en orbite autour de Jupiter le 4 juillet 2016. Il s'agit de la sonde spatiale la plus éloignée à avoir été alimentée par des panneaux solaires. La mission a rapidement essuyé un revers, quand il a fallu ignorer une brûlure planifiée, conçue pour passer de l'orbite de 53 jours à une orbite de 14 jours. Mais la NASA a prolongé sa mission jusqu'en 2021. Le vaisseau spatial devrait rester dans son orbite de 53 jours autour de Jupiter tout au long de cette période.

Cliquez ici pour plus de résultats de Juno

Visitez la galerie d'images Juno

Cette image montre une vue du pôle sud de Jupiter, vue par Juno à une altitude de 52 000 km (32 000 milles). Les caractéristiques ovales sont des cyclones, jusqu’à 1000 km de diamètre. Plusieurs images prises avec l’instrument JunoCam sur trois orbites distinctes ont été combinées pour afficher toutes les zones en lumière du jour, en couleurs améliorées et en projection stéréographique. Image via NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Betsy Asher Hall / Gervasio Robles.

Bottom Line: Une nouvelle étude suggère qu'un objet avec 10 fois la masse de la Terre aurait frappé Jupiter il y a des milliards d'années.

Source: La formation du noyau dilué de Jupiter par un impact géant

Via Nature