L’intérieur de Jupiter se dévoile

La mission Juno, lancée par la NASA, est en orbite polaire autour de Jupiter depuis 2016, avec une période de 53 jours. C’est la première fois que l’on dispose de mesures couvrant toutes les latitudes de Jupiter, et c’est donc la première fois que l’on peut cartographier globalement le champ magnétique de Jupiter, le plus intense des planètes du système solaire. Au contraire de la Terre, où la dynamo, à l’origine du champ magnétique, est localisée dans le noyau externe essentiellement composé de fer liquide à très hautes pression et température, on pense que sur Jupiter, la dynamo trouve son origine dans une couche profonde où l’hydrogène métallique domine.

Dans une nouvelle étude menée par une équipe de recherche comprenant des scientifiques du CNRS, notamment du Laboratoire de planétologie et géosciences, quatre années d’observations ont été utilisées pour calculer un modèle global du champ jovien. À la surface, le champ excède 1,6 mT, plus de 20 fois le champ terrestre. Les chercheurs ont analysé le spectre d’énergie de ce modèle et ont déterminé que le rayon de la zone dynamo est égal à 0,83 rayons joviens, soit bien plus superficiel que dans le cas de la Terre. Cette zone correspond à une région où l’hydrogène change de phase et devient métallique, comme déduit de nouvelles données expérimentales (Brygoo et al. 2021).

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Coupe schématique de Jupiter. La zone violette représente la région où la phase métallique H domine.
Notre modèle prédit un sommet de la dynamo (trait violet) qui correspond au sommet de cette région. Crédit : Sharan et al.

 

Grâce à plusieurs années de mesures, il est aujourd’hui aussi possible d’observer et de quantifier directement la variation séculaire (ou annuelle) du champ jovien. Sur Terre, le changement annuel est de l’ordre de 0,35 % ; sur Jupiter, il est plus important et atteint presque 0,6 %. Les temps caractéristiques de la variation séculaire indiquent que les processus générant la dynamo sont essentiellement des mouvements d’advection (les mouvements font directement varier le champ). Certaines structures, notamment près de l’équateur, suggèrent des mouvements zonaux, peut-être à relier à ceux observés en surface, mais il y a d’autres structures, non zonales, qu’il faut aussi prendre en compte. La bonne connaissance de ce champ et de ses variations spatiales et temporelles sera importante dans le cadre de la mission Juice, dont le lancement est prévu pour 2023.

 

Référence bibliographique : S. Sharan, B. Langlais, H. Amit, E. Thébault, M. Pinceloup, and O. Verhoeven, The internal structure and dynamics of Jupiter unveiled by a high-resolution magnetic field and secular variation model, Geophys. Res. Lett., 2022