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Sur Jupiter, il grêle parfois de l’ammoniac

Crédits : NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt

La sonde américaine Juno vient de nous révéler un nouveau type d’éclair dans la haute atmosphère de Jupiter. À ces altitudes, des grêlons d’ammoniac peuvent également se former, jouant un rôle clé dans la dynamique atmosphérique de la géante.

Depuis le passage de la sonde américaine Voyager 1 dans le système jovien en 1979, des éclairs sont régulièrement repérés dans ces nuages qui tourbillonnent autour de Jupiter. Jusqu’à présent, nous pensions que tous étaient relativement similaires à ceux formés sur Terre, produits dans des nuages ​​où l’eau peut être trouvée simultanément sous ses formes solide, liquide et gazeuse.

Sur Jupiter, cette région se situe entre 45 et 65 km sous le sommet des nuages ​​visibles. Il ya quelques semaines en revanche, la sonde américaine Juno a repéré un phénomène étrange : la présence d’éclairs peu profonds. Autrement dit : formés ​​à des altitudes beaucoup plus élevées que ceux habituellement observés.

Des éclairs jamais vus ailleurs

Si l’on suit les mêmes règles que sur Terre, cette foudre ne devrait pas exister à ces altitudes joviennes. En effet, ces éclairs ont été observés environ 25 km plus haut que les nuages ​​d’eau de Jupiter où les températures plongent à environ -88°C, ce qui est beaucoup trop froid pour l’eau liquide. Un mécanisme différent doit donc être à l’oeuvre.

Pour expliquer ce phénomène, les chercheurs suggèrent que les puissantes tempêtes à l’oeuvre sur Jupiter projettent des cristaux de glace haut dans son atmosphère où ils rencontrent de la vapeur d’ammoniac. Cette interaction fait alors fondre la glace, créant un nuage d’ammoniac et de vapeur d’eau mélangés.

À ces altitudes, l’ammoniac agit comme un antigel, abaissant le point de fusion de la glace d’eau à environ -100°C et permettant la formation d’un nuage avec un liquide ammoniac-eau“, explique Heidi Becker, de la mission Juno. “Dans ce nouvel état, des gouttelettes d’ammoniaque-eau retombant peuvent entrer en collision avec les cristaux d’eau-glace montants et électrifier les nuages. C’est une grande surprise, car ces nuages ​​d’ammoniaque-eau n’existent pas sur Terre“.

Ce mécanisme a un autre effet secondaire : la création de grêlons fondus baptisés “mushballs” par les chercheurs. Grossièrement, à ces hauteurs, une croûte de glace peut se former autour de gouttelettes d’ammoniaque. À mesure qu’elles s’alourdissent, elles retombent alors comme de la grêle et rencontrent des températures plus chaudes. Ces “mushballs” s’évaporent alors de nouveau en ammoniac et en vapeur d’eau, et le cycle recommence.

Jupiter
À environ cinquante kilomètres sous les nuages, de l’eau forme des cristaux de glace. Des courants ascendants les transportent ensuite vers le haut. À environ 25 kilomètres sous les nuages supérieurs (zone en vert), la vapeur d’ammoniac les fait fondre, les transformant en grêlons fondus qui retombent ensuite. Crédits : Nasa, JPL-Caltech, SwRI, CNRS

Le mystère de l’ammoniac résolu

Cette nouvelle découverte permise pas la sonde Juno, qui doit normalement quitter le système jovien l’année prochaine, pourrait également résoudre un autre mystère concernant l’ammoniac de la planète. En effet, la quantité de cette matière semble évoluer à différents points de son atmosphère, et jusqu’à présent, les chercheurs ignoraient pourquoi. Le fait que l’élément soit parfois transporté plus profondément dans l’atmosphère de Jupiter expliquerait ces différences.

La combinaison de ces deux résultats était essentielle pour résoudre le mystère de l’ammoniac manquant de Jupiter“, souligne Scott Bolton, co-auteur de ces travaux. “En réalité, il n’en manque pas. Il est simplement transporté sous un déguisement, après s’être enveloppé d’une coquille de glace d’eau. Dans cet été, l’eau et l’ammoniac nous sont invisibles jusqu’à ce qu’ils atteignent une certaine profondeur permettant leur évaporation“.

Une animation de cette foudre peu profonde est visible dans la vidéo ci-dessous :