On a enfin percé l’un des mystères de Jupiter

Presque tout le monde connait l’existence des aurores boréales, mais savez-vous que la Terre n’est pas la seule planète du système solaire à en posséder ? En fait, la planète ayant les aurores les plus puissantes dans le système solaire est de loin Jupiter. En effet, des aurores existent en permanence autour de ses pôles, mais elles n’ont été découvertes qu’il y a 40 ans puisqu’elles brillent dans la gamme des longueurs d’onde non-visibles. Depuis la découverte des aurores de Jupiter, les scientifiques ont essayé de savoir pourquoi elles émettaient périodiquement des rayons X.

Récemment, des chercheurs ont déclaré avoir réussi à connaitre la raison derrière la production de rayons X par les aurores de Jupiter.

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En se basant sur des observations simultanées effectuées par la sonde spatiale Juno et l’observatoire spatial XMM-Newton, une équipe menée par le planétologue Zhonghua Yao du Chinese Academy of Sciences a pu découvrir un lien entre les émissions et des vibrations au niveau du champ magnétique de la planète. Ces vibrations génèreraient des ondes dans le plasma qui se propage le long des lignes du champ magnétique. Cela a pour effet d’envoyer périodiquement des ions lourds dans l’atmosphère de Jupiter. L’énergie de cette collision est alors libérée sous forme de rayons X.

D’après William Dunn, astrophysicien à l’University College London au Royaume-Uni, cela fait maintenant 4 décennies que l’on voit Jupiter produire des aurores à rayons X sans savoir comment cela arrivait.

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La différence entre Jupiter et la Terre

On savait uniquement que cela se produisait lorsque des ions s’écrasaient dans l’atmosphère de la planète. Il a ajouté que maintenant, on sait que ces ions sont transportés par des ondes de plasma. C’est une explication qui n’a encore jamais été proposée, même si un processus similaire produit les aurores de la Terre. Ainsi, il se peut qu’il s’agisse d’un phénomène universel dans différents environnements spatiaux.

Au niveau des aurores, il y a une certaine différence entre la planète Jupiter et la Terre.  Sur Terre, les aurores sont générées par la collision de particules provenant du Soleil avec le champ magnétique terrestre.

Cette collision envoie des particules chargées comme des protons et des électrons le long des lignes de champ en direction des pôles où elles tombent dans l’atmosphère et entrent en collision avec les molécules atmosphériques. C’est l’ionisation des molécules qui produit les lumières que l’on peut observer.

Pour ce qui est de Jupiter, les aurores sont constantes et permanentes. La raison est que les particules impliquées ne sont pas solaires mais proviennent du satellite du nom de Io. Il s’agit du monde le plus volcanique du système solaire. Io crache constamment du dioxyde de soufre qui va s’ioniser et former un tore de plasma autour de Jupiter grâce à une interaction gravitationnelle complexe.

Quant aux rayons X, les scientifiques ont essayé de connaitre leur source en utilisant des observations simultanées faites par Juno et le XMM-Newton. Les données ont été collectées les 16 et 17 juillet 2017 pendant un total de 26 heures. Au cours de cette période, Jupiter émettait une salve de rayons X environ toutes les 27 minutes. L’équipe s’est ensuite servie d’une modélisation informatique pour déterminer comment les deux phénomènes pouvaient être liés.

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Les résultats de l’étude

Les résultats ont montré que des compressions dans le champ magnétique de Jupiter créaient des ondes d’oxygène et d’ions de soufre qui suivaient les lignes du champ vers les pôles de Jupiter. Lorsque ces ondes tombent dans l’atmosphère, cela génère des salves de rayons X. Selon les scientifiques, ces ondes s’appellent des ondes EMIC ou Electromagnetic Ion Cyclotron, et elles ont aussi été liées aux aurores vacillantes sur Terre.

Les chercheurs disent que pour le moment, on ne sait pas ce qui conduit à ces compressions au niveau du champ magnétique de Jupiter. Cela pourrait être une influence du vent solaire, de la circulation de matériaux lourds dans la magnétosphère, ou d’ondes de surface au niveau de la magnétopause.

En tout cas, selon les scientifiques, le fait que le même mécanisme, c’est-à-dire les ondes EMIC, soit lié aux aurores sur deux planètes différentes pourrait indiquer qu’il s’agit d’un phénomène assez commun dans le système solaire ou dans la galaxie. Selon Yao, il y a de fortes chances que des processus similaires se produisent autour de Saturne, d’Uranus et de Neptune, mais aussi autour d’exoplanètes.

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