La complexité des planètes gazeuses, telles que Jupiter et Saturne, suscite un intérêt grandissant. Les découvertes récentes révèlent des processus de formation fascinants, ainsi qu’une structure interne intrigante, éloignée de nos idées préconçues sur ces géants. L’exploration future pourrait enrichir notre compréhension de ces mondes mystérieux.
La majorité des gens ignorent ce que sont les planètes gazeuses. Commençons par le fait qu’il n’existe pas de point défini où l’on pourrait affirmer : « Voici où le planète s’arrête ».
Notre système solaire abrite trois types de planètes. Entre les quatre planètes telluriques – Mercure, Vénus, Terre et Mars – et les gigantesques géantes de glace Neptune et Uranus, se trouvent deux géantes gazeuses : Saturne et Jupiter.
Composés principalement de hydrogène et d’hélium, ces planètes sont plus complexes que ce que l’on pensait. Ces nouvelles découvertes amendement notre compréhension de leur formation et guideront les futures missions pour les explorer.
Comment se forment les géantes gazeuses ?
La formation des géantes gazeuses repose sur deux processus. Le premier est connu sous le nom d’accrétion du noyau, comme l’explique Ravit Helled, professeur d’astrophysique théorique à l’Université de Zurich.
Ce processus débute avec la naissance d’une nouvelle étoile, lorsque des nuages moléculaires s’effondrent sous la pression gravitationnelle.
Des spirales de gaz, appelées disques protoplanétaires, commencent à tourner autour de ces nouvelles étoiles. À l’intérieur de ces disques de gaz, des particules plus lourdes – poussière, roches ou éléments plus lourds que l’hélium – peuvent se regrouper et aspirer le gaz environnant, formant ainsi un planète géante principalement composée de gaz.
Un second processus, nommé instabilité du disque, est une théorie plus récente qui demeure controversée parmi les chercheurs. Selon cette idée, lorsque des disques protoplanétaires massifs se refroidissent, ils deviennent instables et peuvent générer des amas de roche et de gaz évoluant en géantes gazeuses.
Important à signaler, ce mécanisme de formation se produit beaucoup plus rapidement que l’accrétion du noyau. Helled indique que Saturne et Jupiter se seraient probablement formés par accrétion du noyau, tandis que l’instabilité du disque pourrait « expliquer des planètes massives dans des orbites larges ou des géantes autour d’étoiles à faible masse ».
Se poser sur une géante gazeuse
Peu importe le processus par lequel elles se forment, leur structure est radicalement différente de celle des planètes telluriques comme la Terre. Jupiter et Saturne n’ont pas de surface définie. Leur atmosphère devient de plus en plus ténue jusqu’à ce qu’il n’y ait plus assez de densité pour que l’air environnant soit considéré comme partie intégrante du planète.
Il n’existe pas d’endroit où l’on pourrait dire : « Voici où le planète se termine », ajoute Helled.
Une sonde tentant de « se poser » sur la “surface” de Jupiter ferait face à d’importants obstacles.
Dès qu’elle entre dans le nuage de gaz signalant le début d’un géant comme Jupiter, la température et la pression augmentent constamment vers le noyau, transformant l’hydrogène et l’hélium gazeux en liquide.
Bien que ces géantes gazeuses soient éloignées du Soleil, le noyau d’une géante gazeuse doit être incroyablement chaud – le noyau de Jupiter est estimé à environ 23 889 °C. Elle devrait aussi traverser les épaisses nuages d’ammoniac présents dans l’atmosphère supérieure de Jupiter.
Si la sonde est faite d’un matériau résistant – plus robuste que toute substance connue sur Terre – capable de survivre à ces conditions, elle pourrait atteindre le noyau d’une géante gazeuse. Ce qu’elle trouverait au milieu de ce brouillard étranger reste encore incertain.
On a longtemps pensé qu’un noyau bien défini existait.
D’après Helled.
Des missions de sondes récentes, comme Juno et Cassini, ont orbité autour de Jupiter et Saturne, respectivement. Les informations envoyées par ces sondes ont modifié cette perspective.
Nous pensons désormais qu’ils possèdent ce que nous appelons des noyaux diffus ou dilués.
Indiqua Helled.
Cela signifie qu’il n’existe pas de point de transition clair entre les couches supérieures de gaz liquéfié, l’hydrogène et l’hélium liquides, et le noyau du planète.
En réalité, les données de Juno et Cassini ont transformé notre compréhension des structures de ces planètes. Helled précise qu’il est probable qu’elles aient des gradients complexes de chaleur et de composition.
Jupiter est célèbre pour ses tempêtes énorme, comme la Grande Tache Rouge, qui produit des vents allant jusqu’à 640 km/h. Certaines de ces variations peuvent provoquer des phénomènes dramatiques.
Jupiter et Saturne ont probablement des zones où l’hélium se sépare de l’hydrogène. Dans ces régions, l’hélium se transforme en pluie de gouttelettes qui s’écoulent vers le noyau du planète.
La Grande Tache Rouge de Jupiter est une gigantesque tempête anticyclonique active depuis plus de 350 ans, avec des vents dépassant 400 km/h, une couleur rougeâtre d’origine chimique incertaine et des dimensions plus grandes que la Terre, actuellement en réduction, mais toujours étudiée par des missions comme Juno en raison de sa profondeur et de sa complexité atmosphérique.
Ces connaissances pourraient éclairer davantage sur les géantes de notre système solaire et sur des planètes similaires en dehors de celui-ci.
Nous réalisons maintenant que certaines des suppositions simples que nous avons faites pour modéliser ces planètes sont incorrectes, et nous devons modifier les modèles.
Conclut le professeur d’astrophysique théorique à l’Université de Zurich.