Jupiter semble avoir cannibalisé des planètes au fur et à mesure de sa croissance, révélant de nouvelles preuves

Jupiter est presque entièrement composé d’hydrogène et d’hélium. Les quantités de chacun correspondent exactement aux valeurs théoriques de l’ancien système solaire.

Mais il contient également d’autres éléments plus lourds que les astronomes appellent des métaux. Bien que les métaux ne représentent qu’une petite partie de Jupiter, leur existence et leur distribution en disent long sur les astronomes.

Selon une nouvelle étude, le contenu et la distribution des métaux de Jupiter signifient que la planète a mangé beaucoup de planètes rocheuses dans sa jeunesse.

Depuis que le vaisseau spatial Juno de la NASA est arrivé à Jupiter en juillet 2016 et a commencé à collecter des données détaillées, cela a changé notre compréhension de l’origine et de l’évolution de Jupiter.

L’instrument Gravity Science est l’une des caractéristiques de la mission. Il envoie des signaux radio dans les deux sens entre Juno et le réseau spatial lointain de la Terre.

Le processus mesure le champ gravitationnel de Jupiter et en dit plus aux scientifiques sur la composition de la planète.

Lorsque Jupiter s’est formé, il a commencé à accumuler des matériaux rocheux. Cela a été suivi d’une période d’accumulation rapide de gaz de la nébuleuse du Soleil, et plusieurs millions d’années plus tard, Jupiter est devenu le mastodonte actuel.

Cependant, il y a une question importante sur la période initiale d’accumulation de roches. A-t-il collecté plus de masses rocheuses comme des planétésimaux ? Ou s’agissait-il d’un matériau de la taille d’une pierre ? Selon la réponse, Jupiter est apparu sur différentes échelles de temps.

Une nouvelle étude a cherché à répondre à cette question. Il s’intitule “Enveloppe inhomogène de Jupiter, enveloppe non homogène” et est publié dans Astronomie et astrophysique. L’auteur principal est Yamila Miguel, professeur agrégé d’astrophysique à l’Observatoire de Leiden et à l’Institut néerlandais de recherche spatiale.

Grâce à JunoCam, le vaisseau spatial Juno, nous sommes habitués aux superbes images de Jupiter. Mais ce que nous voyons n’est que la profondeur de la peau. Toutes ces images enchanteresses de nuages ​​et de tempêtes ne sont qu’une mince couche externe de 50 kilomètres (31 milles) de l’atmosphère de la planète.

La clé de l’origine et de l’évolution de Jupiter est profondément enfouie dans les dizaines de milliers de kilomètres de la planète.

Il est largement admis que Jupiter est la plus ancienne planète du système solaire. Mais les scientifiques veulent savoir combien de temps il a fallu pour se former. Les auteurs voulaient étudier les métaux dans l’atmosphère de la planète à l’aide de l’expérience gravitationnelle de Juno.

La présence et la distribution de cailloux dans l’atmosphère de la planète jouent un rôle central dans la compréhension de la formation de Jupiter, et la dispersion des cailloux dans l’atmosphère a été mesurée dans une expérience scientifique gravitationnelle.

Avant Juno et son expérience gravitationnelle, il n’y avait pas de données précises sur les harmoniques gravitationnelles de Jupiter.

Les chercheurs ont découvert que l’atmosphère de Jupiter n’était pas aussi homogène qu’on le pensait auparavant. Il y a plus de métaux près du centre de la planète que dans les autres couches. Au total, les métaux représentent 11 à 30 % de la masse terrestre.

Lorsque les données étaient disponibles, l’équipe a développé des modèles pour la dynamique interne de Jupiter. “Dans cet article, nous allons compiler la collection la plus complète et la plus diversifiée de modèles internes de Jupiter à ce jour et l’utiliser pour étudier la distribution des éléments lourds dans l’enveloppe de la planète”, écrivent-ils.

L’équipe a créé deux ensembles de modèles. Le premier ensemble est un modèle à 3 couches et le second un modèle à noyau dilué.

“Pour une géante gazeuse comme Jupiter, il existe deux mécanismes d’acquisition de métaux lors de leur formation : par l’accumulation de petits cailloux ou de planètes plus grosses”, a déclaré Miguel, l’auteur principal.

“Nous savons que si la petite planète est assez grande, elle poussera les roches. La richesse en métaux à l’intérieur de Jupiter que nous voyons aujourd’hui est impossible à atteindre auparavant. Trop grande pour être bloquée, ils ont donc dû jouer leur rôle.

L’abondance de métaux à l’intérieur de Jupiter diminue à mesure que vous vous éloignez du centre. Cela signifie le manque de convection dans l’atmosphère profonde de la planète, ce que les scientifiques pensaient exister.

“Dans le passé, nous pensions que Jupiter avait une convection, comme de l’eau bouillante, ce qui la rend complètement miscible”, a déclaré Miguel. “Mais notre découverte montre le contraire.”

“Nous démontrons fortement que le nombre d’éléments lourds dans l’enveloppe de Jupiter n’est pas homogène”, écrivent les auteurs dans leur article. “Nos résultats suggèrent que Jupiter a continué à collecter des éléments lourds en grandes quantités au fur et à mesure que son enveloppe hydrogène-hélium augmentait, contrairement aux prédictions basées sur la masse de l’isolant rocheux dans sa forme de réalisation la plus simple, préférant à la place des modèles planétaires ou hybrides plus sophistiqués.”

Les auteurs concluent également que Jupiter ne s’est pas mélangé par convection après sa formation, même lorsqu’il était encore jeune et chaud.

Les résultats du groupe s’étendent également à l’étude des exoplanètes gazeuses et à leurs efforts pour déterminer leur métallicité. « Notre résultat… est un exemple basique pour les exoplanètes : une enveloppe non homogène signifie que la métallicité observée est la limite inférieure de la métallicité de la planète.

Dans le cas de Jupiter, sa métallicité n’a pas pu être déterminée à distance. Ce n’est qu’à l’arrivée de Juno que les scientifiques ont pu mesurer indirectement la métallicité. “Par conséquent, la métallicité dérivée d’observations à distance de l’atmosphère des exoplanètes peut ne pas représenter la métallicité de la planète.”

Lorsque le télescope spatial James Webb commencera ses recherches, l’une de ses tâches sera de mesurer l’atmosphère des exoplanètes et de déterminer leur composition. Comme le montre ce travail, les données fournies par Webb peuvent ne pas capturer ce qui se passe dans les couches profondes des planètes gazeuses géantes.

Cet article a été initialement publié par Universe Today. Lire l’article d’origine.

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