Jupiter : toujours des cicatrices de la collision cométaire de 1994
1er septembre 2004
jupiter-f1.jpg Figure 1 En juillet 1994, une vingtaine de fragments de la comète Shoemaker-Levy 9 (SL9) entrèrent en collision avec Jupiter. De nouveaux constituants gazeux, créés par chimie de choc, ainsi que des particules solides furent alors injectés dans la stratosphère. Certaines espèces, dont HCN et CO2, sont encore détectables aujourd’hui. [Crédit NASA/Hubble Space Telescope Comet Science Team]. Cliquer sur l’image pour l’agrandir La sonde Cassini, maintenant en orbite autour de Saturne, est passée près de Jupiter en décembre 2000. À cette occasion, le spectromètre infrarouge CIRS a observé la planète dans la gamme spectrale 10 - 1400 cm-1 (7 mm - 1 mm) avec une résolution spectrale allant jusqu’à 0,5 cm-1 et une résolution spatiale atteignant 1/50 du diamètre planétaire à la plus courte approche. Ces observations ont notamment permis de cartographier les abondances de HCN et CO2 dans la stratosphère de la planète (Kunde et al. 2004). HCN présente un maximum vers la latitude des impacts (45°S) et une distribution relativement large (cf Figure 2). Il décroît lentement vers le nord jusqu’à environ 50°N ; au-delà de 50°N ou S, son abondance chute rapidement. Une fois formé par chimie de choc lors des impacts, HCN est stable et constitue donc un traceur des mouvements atmosphériques dans la stratosphère. Le fait que HCN atteigne son maximum à la latitude des impacts indique que son étalement vers l’équateur et l’hémisphère nord résulte d’un transport par diffusion (induit par des ondes atmosphériques) plutôt que par une circulation méridienne organisée. La faible abondance à haute latitude pourrait s’expliquer par la présence de vortex polaires qui isolent dynamiquement les régions polaires des plus basses latitudes, un effet analogue au confinement du trou d’ozone en Antarctique dans la stratosphère terrestre.
jupiter-f2.gif Figure 2 Distribution en latitude de HCN et CO2 déduite de mesures effectuées par l’instrument CIRS à bord de Cassini en décembre 2000. Les intensités présentées ici sont proportionnelles à l’abondance (densité de colonne) stratosphérique des molécules. On pense que ces deux espèces proviennent, directement ou non, de la collision de la comète SL9 avec Jupiter en 1994 vers 45°S de latitude. Les différences dans leurs variations latitudinales sont donc surprenantes et restent difficiles à interpréter. Cliquer sur l’image pour l’agrandir Mais la surprise vient de CO2 dont la concentration est maximale vers le pôle sud au-delà de 60°S, trois fois plus qu’à la latitude des impacts. Ce corps décroît rapidement vers le nord en-deçà de 50°S et n’est que marginalement détectable à moyenne latitude. Si, comme on le pensait jusqu’à présent, HCN et CO2 proviennent tous deux de la collision SL9 (Griffith et al. 2004 ; Lellouch et al. 2002) et présentent la même distribution verticale, ce résultat est pour le moins inattendu. On peut imaginer que ces deux espèces sont en fait distribuées à des altitudes différentes de telle sorte qu’elles sont soumises à des courants atmosphériques différents. Une autre interprétation fait appel à une évolution chimique postérieure à la collision et/ou des processus chimiques indépendants. Il est possible que la formation du dioxyde de carbone soit plus complexe que nous le pensions. Ainsi, la précipitation d’ions oxygène dans les régions aurorales en provenance de la magnétosphère jovienne peut conduire à la formation de vapeur d’eau et de radicaux hydroxyle (OH). Ceux-ci pourraient alors réagir avec le CO produit lors de la collision SL9 et former, à haute latitude sud, le CO2 observé par Cassini/CIRS. Il n’est toutefois pas évident que le flux d’oxygène nécessaire pour expliquer les observations soit compatible avec le taux d’approvisionnement de la magnétosphère par les satellites galiléens (principalement Io). Ces observations sont probablement riches d’information sur la dynamique et la chimie de la haute atmosphère jovienne. Il nous reste à les comprendre ! ----
Références Kunde, V.G., Flasar, F.M., Jennings, D.E., Bézard, B., Strobel, D.F. et al. 2004. Jupiter’s atmospheric composition from the Cassini thermal infrared spectroscopy experiment. À paraître dans Science (10 septembre 2004). Version en ligne accessible sur le site http://www.sciencexpress.org (19 août 2004) Griffith, C.A., Bézard, B., Greathouse, T., Lellouch, E., Lacy, J., Kelly, D., Richter, M.J. 2004. Meridional transport of HCN from SL9 impacts on Jupiter. Icarus 170, 58-69 Lellouch, E., Bézard, B., Moses, J.I., Drossart, P., Feuchtgruber, H., Bergin, E.A., Moreno, R., Encrenaz, T. 2002. The origin of water vapor and carbon dioxide in Jupiter’s stratosphere. Icarus 159, 112-131 Plusieurs chercheurs du LESIA sont co-investigateurs de l’expérience CIRS et participent à l’analyse des données. Contact Bruno Bézard (Observatoire de Paris, LESIA) Emmanuel Lellouch (Observatoire de Paris, LESIA)
Dernière modification le 22 février 2013