Jupiter s’avère inhomogène ; la métallicité donne des indices sur l’origine

Une équipe internationale d’astronomes, dirigée par Yamila Miguel (SRON/Observatoire de Leiden), a découvert que l’enveloppe gazeuse de Jupiter n’a pas une distribution homogène. La partie interne contient plus de métaux que les parties externes, totalisant entre 11 et 30 masses terrestres, soit 3 à 9 % de la masse totale de Jupiter. Il s’agit d’une métallicité suffisamment élevée pour conclure que des corps de la taille d’un kilomètre – des planétésimaux – doivent avoir joué un rôle dans la formation de Jupiter. Il sera publié le 8 juin dans Astronomie & Astrophysique.

Lorsque la mission spatiale Juno de la NASA est arrivée sur Jupiter en 2016, nous avons eu un aperçu de la beauté remarquable de la plus grande planète de notre système solaire. Outre la célèbre Grande Tache Rouge, Jupiter s’avère être jonché d’ouragans, lui donnant presque l’apparence et la mystique d’un tableau de Van Gogh. L’enveloppe de la planète sous la fine couche visible n’est cependant pas immédiatement apparente. Pourtant, Juno est capable de nous brosser un tableau en détectant l’attraction gravitationnelle au-dessus de différents endroits de Jupiter. Cela donne aux astronomes des informations sur la composition de l’intérieur, qui ne ressemble pas à ce que nous voyons à la surface.

Une équipe internationale d’astronomes, dirigée par Yamila Miguel (SRON/Observatoire de Leiden), a maintenant découvert que l’enveloppe gazeuse n’est pas aussi homogène et bien mélangée qu’on le pensait auparavant. Au lieu de cela, il a une contraction plus élevée des métaux – des éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium – vers le centre de la planète. Pour parvenir à leurs conclusions, l’équipe a construit un certain nombre de modèles théoriques qui adhèrent aux contraintes d’observation mesurées par Juno.

L’équipe a étudié la distribution des métaux car elle leur donne des informations sur la formation de Jupiter. Les métaux s’avèrent ne pas être répartis de manière homogène dans l’enveloppe, avec plus dans la partie interne que dans les parties externes. Le total représente entre 11 et 30 masses terrestres de métaux. Miguel : « Il existe deux mécanismes pour qu’une géante gazeuse comme Jupiter acquière des métaux lors de sa formation : par l’accrétion de petits cailloux ou de planétésimaux plus gros. Nous savons qu’une fois qu’une petite planète est assez grande, elle commence à pousser des cailloux. La richesse de Les métaux à l’intérieur de Jupiter que nous voyons maintenant sont impossibles à réaliser avant cela. Nous pouvons donc exclure le scénario avec uniquement des cailloux comme solides pendant la formation de Jupiter. Les planétésimaux sont trop gros pour être bloqués, ils ont donc dû jouer un rôle.

La découverte que la partie interne de l’enveloppe contient plus d’éléments lourds que la partie externe signifie que l’abondance diminue vers l’extérieur avec un gradient, au lieu d’avoir un mélange homogène à travers l’enveloppe. « Auparavant, nous pensions que Jupiter avait une convection, comme de l’eau bouillante, ce qui la rendait complètement mélangée », explique Miguel. « Mais notre découverte montre différemment. »