Des recherches récentes menées par des planétologues du MIT mettent en lumière les raisons pour lesquelles Jupiter et Saturne présentent des modèles de vortex polaires étonnamment différents. L’étude suggère que ces différences ne sont pas aléatoires mais sont plutôt liées à la composition et à la densité de la matière située en profondeur à l’intérieur de chaque planète – une découverte ayant des implications significatives pour la compréhension de la structure des géantes gazeuses.
Caractéristiques polaires contrastées : les tourbillons de Jupiter contre l’hexagone de Saturne
Les missions Juno et Cassini de la NASA ont fourni les données visuelles cruciales pour cette étude. Juno, en orbite autour de Jupiter depuis 2016, a capturé des images du pôle nord chaotique de la planète, dominé par de multiples vortex tourbillonnants, chacun mesurant environ 3 000 milles de diamètre. En revanche, Cassini, avant la fin de sa mission en 2017, a observé le pôle nord de Saturne comme un vortex hexagonal unique et stable s’étendant sur près de 18 000 milles.
La question a longtemps intrigué les scientifiques : pourquoi des schémas si radicalement différents sur des planètes de taille et de composition comparables ? Jupiter et Saturne sont tous deux principalement constitués d’hydrogène et d’hélium, ce qui rend la disparité encore plus perplexe.
Un modèle simplifié donne des informations surprenantes
Pour résoudre ce mystère, l’équipe du MIT a utilisé un modèle bidimensionnel de dynamique des fluides, une simplification délibérée qui s’est avérée efficace. La rotation planétaire rapide garantit un mouvement cohérent le long de l’axe, permettant aux chercheurs de représenter avec précision l’évolution du vortex en deux dimensions au lieu de simulations complexes en trois dimensions. Cette approche a rendu l’étude beaucoup plus rapide et plus efficace.
L’équipe a adapté les équations existantes utilisées pour modéliser les cyclones sur Terre, en les ajustant pour s’adapter aux conditions uniques des régions polaires de Jupiter et de Saturne. En simulant le comportement des fluides dans divers scénarios (modification de la taille des planètes, de la vitesse de rotation, du chauffage interne et de la douceur/dureté du fluide sous-jacent), ils ont observé des modèles cohérents.
La clé : la densité intérieure dicte la formation du vortex
Les simulations ont révélé que la « douceur » du matériau au fond d’un vortex dicte sa taille. Un matériau plus doux et plus léger permet la coexistence de vortex plus petits et multiples (comme ceux de Jupiter), tandis qu’un matériau plus dense et plus dur permet la formation d’un seul vortex à l’échelle planétaire (comme on le voit sur Saturne).
Cela suggère que l’intérieur de Jupiter pourrait être composé de matériaux plus légers et moins stratifiés, tandis que l’intérieur de Saturne pourrait être enrichi de composés métalliques plus lourds créant une stratification plus solide.
« Ce que nous voyons depuis la surface… peut nous apprendre quelque chose sur l’intérieur, comme la douceur du fond », note Jiaru Shi, étudiante diplômée.
Implications pour la compréhension de la structure des géantes gazeuses
Cette recherche offre une nouvelle façon de déduire la composition planétaire interne à partir de phénomènes atmosphériques observables. L’étude souligne que les modèles de fluides de surface ne sont pas simplement des caractéristiques esthétiques, mais agissent plutôt comme des indicateurs de propriétés fondamentales plus profondes. Les résultats apparaîtront dans les Actes de la National Academy of Sciences.
En fin de compte, comprendre ces modèles de vortex ne consiste pas seulement à démêler la météo planétaire ; il s’agit de mieux comprendre les intérieurs cachés des géantes gazeuses et les processus qui ont façonné leur formation.
