Les scientifiques ont découvert que l’intérieur de Jupiter regorge de restes de bébés planètes que la géante gazeuse a haletés en gonflant pour devenir un mastodonte visible aujourd’hui. Les résultats proviennent de la première vue claire de la chimie sous l’atmosphère extérieure nuageuse de la planète.
En dépit d’être la plus grande planète du système solaire, Jupiter a très peu publié sur son travail interne. Les télescopes ont capturé des milliers d’images nuages tourbillonnants dans la haute atmosphère de la géante gazeuse, mais ces tempêtes de type Van Gogh agissent également comme une barrière qui bloque notre vue sur celle d’en bas.
“Jupiter a été l’une des premières planètes à se former dans notre région Le système solaire“Au cours des premiers millions d’années après la formation du système solaire, il y a environ 4,5 milliards d’années”, a déclaré à Live Science Yamila Miguel, astrophysicienne de premier plan à l’Université de Leiden aux Pays-Bas. “
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Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont pu utiliser les données de gravité recueillies par le vaisseau spatial Juno de la NASA pour enfin ignorer les nuages obscurs de Jupiter. Ces données ont permis à l’équipe de cartographier des matériaux rocheux au cœur d’une planète géante, révélant un nombre étonnamment élevé d’éléments lourds. La composition chimique suggère que Jupiter a avalé des bébés planètes pour favoriser sa croissance expansive.
Cultiver une géante gazeuse
Jupiter est peut-être une sphère de gaz en circulation aujourd’hui, mais elle a commencé sa vie en collectant des roches – comme toute autre planète du système solaire. Comme sur la planète la gravité au fur et à mesure que de plus en plus de pierres étaient aspirées, le noyau rocheux est devenu si dense qu’il a commencé à aspirer de grandes quantités de gaz de loin – principalement de l’hydrogène et de l’hélium, qui sont restés Soleildès la naissance – pour créer une atmosphère remplie de cet énorme gaz.
Il existe deux théories concurrentes sur la façon dont Jupiter a réussi à collecter son matériau rocheux d’origine. Une théorie est que Jupiter a collecté des milliards de roches spatiales plus petites, que les astronomes appellent des cailloux (bien que ces roches soient probablement plus proches des rochers que des cailloux réels).
La théorie opposée, étayée par les résultats d’une nouvelle étude, est que le noyau de Jupiter a été formé par l’absorption de nombreux planétésimaux – de grosses roches spatiales de plusieurs kilomètres – qui, si elles ne sont pas perturbées, pourraient potentiellement agir comme des graines plus petites que le planètes rocheuses. Comme Pays ou Mars peut évoluer.
Jusqu’à présent, cependant, il n’a pas été possible de dire avec certitude laquelle de ces théories est correcte. “Parce que nous ne pouvons pas observer directement comment Jupiter a vu le jour, nous devons assembler ces pièces avec les informations d’aujourd’hui”, a déclaré Miguel. “Et ce n’est pas une tâche facile.”
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Explorer la planète
Pour résoudre la discussion, les chercheurs ont dû créer une image de l’intérieur de Jupiter. “Ici sur Terre, nous utilisons des sismographes pour étudier l’intérieur de la planète à travers les tremblements de terre”, a déclaré Miguel. Mais Jupiter n’a pas de surface pour mettre de tels dispositifs, et le noyau de Jupiter n’a probablement pas beaucoup d’activité tectonique de toute façon, a-t-il ajouté.
Au lieu de cela, les scientifiques ont construit des modèles informatiques de l’intérieur de Jupiter, combinant des données largement collectées par Juno avec certaines données de son prédécesseur, Galileo. Les sondes ont mesuré le champ gravitationnel de la planète en divers points de son orbite. Les données ont montré que le matériau rocheux accumulé par Jupiter contient de fortes concentrations d’éléments lourds qui forment des solides denses et ont donc un effet gravitationnel plus fort que l’atmosphère gazeuse. Ces données ont permis à l’équipe de cartographier de petites variations de la gravité de la planète, ce qui les a aidés à voir où se trouvait le matériau rocheux sur la planète.
“Juno a fourni des données gravitationnelles très précises qui nous ont aidés à limiter la propagation de matière à l’intérieur de Jupiter”, a déclaré Miguel. “Ce sont des données très uniques que nous ne pouvons obtenir qu’avec un vaisseau spatial en orbite autour de la planète.”
Les modèles des scientifiques ont montré qu’il y a des éléments lourds à l’intérieur de Jupiter avec une masse terrestre de 11 à 30 (3 à 9 % de la masse de Jupiter), ce qui est bien plus que prévu.
Galets vs peintures planétaires
Les nouveaux modèles indiquent les origines de la gourmandise des planètes de Jupiter, car la théorie de l’accrétion rocheuse ne peut pas expliquer une concentration aussi élevée d’éléments lourds, a déclaré Miguel. Si Jupiter avait initialement formé des roches, le processus d’accumulation de gaz aurait commencé à la fin de la phase d’accumulation rocheuse si la planète était suffisamment grande. C’est parce que la couche croissante de gaz aurait créé une barrière de pression qui empêchait l’introduction de pierres supplémentaires dans la planète, a expliqué Miguel. Cette phase d’accrétion rocheuse limitée aurait probablement donné à Jupiter beaucoup moins de métaux lourds ou de métallicité que les chercheurs ne l’ont calculé.
Mais les planétésimaux pouvaient briller sur le noyau de Jupiter même après le début de la phase d’accrétion du gaz ; Cela est dû au fait que l’attraction gravitationnelle des roches aurait été supérieure à la pression exercée par le gaz. Les chercheurs ont déclaré que l’accumulation simultanée de matériaux rocheux et de gaz proposée par la théorie planétaire est la seule explication des niveaux élevés d’éléments lourds dans Jupiter.
L’étude a également révélé une autre découverte intéressante : l’intérieur de Jupiter ne se mélange pas bien avec la haute atmosphère, ce qui est contraire à ce que les scientifiques attendaient auparavant. Un nouveau modèle de l’intérieur de Jupiter montre que les éléments lourds absorbés par la planète sont largement proches de son noyau et de sa basse atmosphère. Les scientifiques avaient supposé que la convection perturbait l’atmosphère de Jupiter afin que le gaz le plus chaud près du noyau de la planète monte dans l’atmosphère extérieure avant de se refroidir et de retomber ; si tel était le cas, les éléments lourds se mélangeraient plus uniformément dans l’atmosphère.
Cependant, il est possible que certaines zones de Jupiter aient un petit effet de convection et des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer exactement ce qui se passe dans l’atmosphère de la géante gazeuse, a déclaré Miguel.
Les découvertes des scientifiques pourraient également modifier les origines d’autres planètes du système solaire. “Jupiter a été la planète la plus influente dans la formation du système solaire”, a déclaré Miguel. Il a ajouté que son attraction gravitationnelle a contribué à façonner la taille et les orbites de ses voisins cosmiques, et qu’elle a donc un impact significatif sur les autres planètes pour déterminer son origine, a-t-il ajouté. Les découvertes indiquent également l’origine planétaire potentielle d’autres géantes gazeuses du système solaire : Saturne, Uranium et Neptune.
D’autres mondes gazeux dans d’autres systèmes stellaires peuvent avoir été créés par la gourmandise des planétésimaux plutôt que par des cailloux, ce qui signifie qu’ils peuvent avoir plus de métallicité que leur apparence ne l’exige. Par conséquent, il est important que lorsque nous trouverons les nouveaux mondes que la NASA recherche Le télescope de James Webbnous ne les jugeons pas par leur couverture nuageuse, ont déclaré les chercheurs.
L’étude a été publiée en ligne dans le numéro du 8 juin de la revue Astronomie et astrophysique (s’ouvre dans un nouvel onglet).
Publié à l’origine dans Live Science.