Une équipe de scientifiques et d'astronomes amateurs a remis en question une croyance de longue date concernant les nuages de Jupiter, traditionnellement considérés comme principalement composés de glace d'ammoniac. Cette avancée modifie la compréhension de la composition atmosphérique de la géante gazeuse.
En utilisant des télescopes commerciaux et des filtres spectraux, l'astronome amateur Steve Hill a recueilli des données pour cartographier l'abondance d'ammoniac dans l'atmosphère de Jupiter. Cependant, les découvertes de Hill contredisent les modèles précédents sur la composition atmosphérique de la planète.
Patrick Irwin de l'Université d'Oxford a exprimé un scepticisme initial quant à la technique ancienne de Hill, mais a rapidement reconnu son importance. L'analyse a révélé que l'atmosphère de Jupiter se compose principalement d'hydrogène et d'hélium, avec de faibles quantités d'ammoniac, de méthane, de vapeur d'eau et d'autres gaz, qui forment des nuages réfléchissant la lumière du soleil, donnant à la planète son apparence frappante.
Traditionnellement, les scientifiques supposaient que les nuages supérieurs étaient principalement composés de glace d'ammoniac en raison de sa présence dans l'atmosphère et de sa tendance à se condenser à des pressions relativement basses. Irwin a expliqué que les astronomes adoptent souvent un modèle simplifié, à moins que des preuves convaincantes ne suggèrent le contraire.
En 2023, Irwin a contacté Hill par l'intermédiaire d'un ami commun après que Hill ait présenté ses observations intrigantes. Hill a utilisé une technique des années 1970 et 1980, connue sous le nom d'analyse de la profondeur des bandes d'absorption, pour estimer les concentrations de gaz en fonction de l'absorption de la lumière à des longueurs d'onde spécifiques, réussissant à calculer la distribution d'ammoniac au-dessus des nuages de Jupiter.
Une analyse supplémentaire a indiqué que la lumière réfléchie provenait de couches nuageuses où la pression atmosphérique était trop élevée et les températures trop élevées pour que l'ammoniac se condense. Irwin a noté que la principale couche de réflexion est significativement plus profonde que le niveau auquel l'ammoniac devrait se condenser, se situant à 2-3 bars.
En conséquence, il a été conclu que les nuages de Jupiter sont probablement composés d'hydrosulfure d'ammonium et peut-être de particules produites par des réactions photochimiques, bien que la composition exacte demeure incertaine. Une autre hypothèse suggère que les nuages pourraient être un mélange exotique d'eau et d'ammoniac.
Ces découvertes indiquent des processus photochimiques complexes se produisant dans l'atmosphère de Jupiter. Irwin a fait remarquer que dans la plupart des régions, l'ammoniac est détruit plus rapidement qu'il ne peut être transporté vers le haut, rendant les nuages de glace d'ammoniac pur relativement rares et confinés à des zones de convection intense.
Pour valider les observations de Hill, l'équipe a comparé les données avec des analyses avancées réalisées à l'aide de l'instrument MUSE sur le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO, ainsi qu'avec le VLA et la mission Juno de la NASA. Cette comparaison corrobore les découvertes et ouvre de nouvelles avenues pour des observations plus accessibles de Jupiter et de planètes similaires comme Saturne.
Hill a souligné que comprendre où se trouve l'ammoniac fournit des indices essentiels sur les processus météorologiques sur Jupiter, ce qui est crucial pour comprendre cette planète et d'autres semblables. Malgré les progrès significatifs, des limitations subsistent, notamment le profil 'vertical' supposé de l'ammoniac, qui peut varier selon l'altitude.
Irwin a ajouté que des comparaisons plus étroites des résultats de VLT/MUSE, Juno et VLA sont nécessaires pour comprendre la distribution de l'ammoniac à différentes altitudes. Les contributions des astronomes amateurs et professionnels soulignent la valeur de même des observations apparemment 'simples' pour élargir les connaissances sur le cosmos.