Des observations récentes du télescope spatial Hubble ont révélé des taches sombres de la taille de la Terre aux pôles de Jupiter, probablement causées par des tourbillons magnétiques concentrés dans une brume d'hydrocarbures.
Ces phénomènes transitoires, visibles en lumière ultraviolette, se produisent plus fréquemment au pôle sud, indiquant un lien profond entre le champ magnétique de Jupiter et sa dynamique atmosphérique.
Alors que la Grande Tache Rouge de Jupiter captive les astronomes depuis des siècles, des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley ont découvert un nouveau mystère : des taches polaires massives qui apparaissent et disparaissent de manière imprévisible, contrairement à la persistante Grande Tache Rouge.
Ces taches sombres, visibles uniquement en lumière ultraviolette, sont cachées dans des couches denses de brume stratosphérique couvrant les pôles de Jupiter. Elles apparaissent généralement sous les zones plus lumineuses des aurores polaires, ressemblant aux lumières du nord et du sud de la Terre. Dans les images ultraviolettes de Hubble, ces taches se distinguent par leur absorption plus élevée de la lumière ultraviolette par rapport à leur environnement, leur donnant un aspect plus sombre.
Entre 2015 et 2022, les observations annuelles de Hubble ont montré qu'une tache sombre en ultraviolet apparaissait au pôle sud de Jupiter dans 75 % des cas, tandis que des taches similaires au pôle nord n'étaient observées que dans une image sur huit.
Les taches sombres en ultraviolet suggèrent des processus extraordinaires se produisant au sein du champ magnétique puissant de Jupiter, avançant vers les pôles et pénétrant profondément dans l'atmosphère, beaucoup plus puissants que les processus magnétiques créant des aurores sur Terre.
Le phénomène a été rapporté par des chercheurs de l'Université de Californie et leurs collègues le 26 novembre dans la revue Nature Astronomy.
Les taches sombres en ultraviolet ont été identifiées pour la première fois par Hubble à la fin des années 1990 aux deux pôles, puis au pôle nord par la sonde Cassini lors de son survol de Jupiter en 2000, mais elles ont reçu peu d'attention. L'étudiant de premier cycle Troy Tsoubotas a mené une étude systématique des images récentes capturées par Hubble, découvrant que ce phénomène est courant au pôle sud—identifiant huit structures sombres du sud (SUDO) entre 1994 et 2022. En revanche, seulement deux structures sombres du nord (NUDO) ont été trouvées parmi 25 cartes globales capturées par Hubble montrant le pôle nord.
La plupart des images ont été collectées dans le cadre du projet Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL), dirigé par la scientifique planétaire Amy Simon au NASA Goddard Space Flight Center et l'un des co-auteurs de l'article. Grâce à OPAL, les astronomes effectuent des observations annuelles de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune pour comprendre leur dynamique atmosphérique et leur évolution au fil du temps.
“En deux mois, nous avons réalisé que les images OPAL étaient comme une mine d'or, et j'ai rapidement développé un moyen d'analyser et de soumettre toutes les images pour examen,” a déclaré Tsoubotas, étudiant en quatrième année à Berkeley, spécialisé en physique, mathématiques et informatique. “Nous avons alors compris que nous pouvions mener une science significative et analyser des données réelles.”
Wong et Tsoubotas ont consulté des experts en atmosphères planétaires—Tom Stallard de l'Université de Northumbria et Zhi Zhang de l'Université de Santa Cruz—pour comprendre ce qui pourrait causer ces régions de brume dense. Stallard a émis l'hypothèse que la tache sombre est probablement formée par un vortex causé par la friction entre les lignes de champ magnétique dans l'ionosphère et le plasma éjecté de la lune volcanique de Jupiter, Io.
“La brume dans les structures sombres est 50 fois plus dense que les concentrations typiques,” a noté Zhang, “ce qui indique qu'elle est probablement formée par des dynamiques de tourbillon plutôt que par des réactions chimiques causées par des particules énergétiques de l'atmosphère supérieure.”