Tempêtes centenaires? C'est combien de temps elles durent sur Saturne.

11 août 2023

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par Robert Sanders, Université de Californie - Berkeley

La plus grande tempête du système solaire, un anticyclone appelé la Grande Tache Rouge d'une largeur de 10 000 miles, décore la surface de Jupiter depuis des centaines d'années.

Une nouvelle étude montre maintenant que Saturne, bien que beaucoup plus terne et moins colorée que Jupiter, possède également des mégatempêtes durables avec des impacts profonds dans l'atmosphère qui persistent pendant des siècles.

L'étude a été menée par des astronomes de l'Université de Californie - Berkeley et de l'Université du Michigan, Ann Arbor, qui ont étudié les émissions radio de la planète, provenant du sous-sol, et ont trouvé des perturbations à long terme dans la distribution du gaz d'ammoniac.

L'étude a été publiée aujourd'hui dans le journal Science Advances.

Les mégatempêtes se produisent environ tous les 20 à 30 ans sur Saturne et ressemblent aux ouragans sur Terre, bien qu'elles soient beaucoup plus grandes. Mais contrairement aux ouragans de la Terre, personne ne sait ce qui cause les mégatempêtes dans l'atmosphère de Saturne, principalement composée d'hydrogène et d'hélium avec des traces de méthane, d'eau et d'ammoniac.

"Comprendre les mécanismes des plus grandes tempêtes du système solaire met la théorie des ouragans dans un contexte cosmique plus large, remettant en question nos connaissances actuelles et repoussant les limites de la météorologie terrestre", a déclaré l'auteur principal Cheng Li, ancien boursier 51 Peg b à UC Berkeley, qui est maintenant professeur adjoint à l'Université du Michigan.

Imke de Pater, professeure émérite d'astronomie et de sciences planétaires à UC Berkeley, étudie les géantes gazeuses depuis plus de quatre décennies pour mieux comprendre leur composition et ce qui les rend uniques, en utilisant le Karl G. Jansky Very Large Array dans le Nouveau-Mexique pour sonder les émissions radio de l'intérieur de la planète.

"Aux longueurs d'onde radio, nous sondons sous les couches nuageuses visibles des géantes gazeuses. Étant donné que les réactions chimiques et les dynamiques altèrent la composition de l'atmosphère d'une planète, des observations sous ces couches nuageuses sont nécessaires pour contraindre la véritable composition atmosphérique de la planète, un paramètre clé pour les modèles de formation des planètes", a-t-elle déclaré. "Les observations radio aident à caractériser les processus dynamiques, physiques et chimiques, y compris le transport de chaleur, la formation de nuages et la convection dans les atmosphères des géantes gazeuses à l'échelle globale et locale."

Comme indiqué dans la nouvelle étude, de Pater, Li et l'étudiant diplômé de l'UC Berkeley Chris Moeckel ont trouvé quelque chose de surprenant dans les émissions radio de la planète : des anomalies dans la concentration de gaz d'ammoniac dans l'atmosphère, qu'ils ont reliées aux occurrences passées de mégatempêtes dans l'hémisphère nord de la planète.

Selon l'équipe, la concentration d'ammoniac est plus faible aux altitudes moyennes, juste en dessous de la couche nuageuse de glace d'ammoniac la plus élevée, mais s'est enrichie à des altitudes plus basses, de 100 à 200 kilomètres plus profondément dans l'atmosphère. Ils pensent que l'ammoniac est transporté de la haute à la basse atmosphère via les processus de précipitation et de réévaporation. De plus, cet effet peut durer des centaines d'années.

L'étude a également révélé que bien que Saturne et Jupiter soient tous deux constitués de gaz d'hydrogène, les deux géantes gazeuses sont remarquablement différentes. Alors que Jupiter présente des anomalies troposphériques, elles sont liées à ses zones (bandes blanchâtres) et à ses ceintures (bandes sombres) et ne sont pas causées par des tempêtes comme sur Saturne. La différence considérable entre ces géantes gazeuses voisines remet en question ce que les scientifiques savent sur la formation des mégatempêtes sur les géantes gazeuses et les autres planètes, et peut aider à comprendre comment elles sont trouvées et étudiées sur les exoplanètes à l'avenir.

Informations sur la revue : Science Advances

Publié par l'Université de Californie - Berkeley