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Paris, 4 mai 2012

Jupiter, une planète riche en carbone ?

Jupiter est-elle riche en carbone ? C'est ce que propose une équipe internationale de chercheurs pilotée par Olivier Mousis, de l'Observatoire des Sciences de l'Univers THETA de Franche-Comté (UTINAM/CNRS/Université de Franche-Comté), afin d'expliquer la déficience apparente en eau mesurée en 1995 par la sonde Galileo dans l'atmosphère de la planète géante. Ce résultat vient d'être publié dans Astrophysical Journal Letters.

La plupart des planètes géantes extrasolaires découvertes jusqu'ici sont bien plus proches de leur étoile que ne le sont Jupiter et Saturne, les planètes géantes de notre propre système solaire ; ces exoplanètes sont ainsi plus chaudes, et l'oxygène qu'elles contiennent s'avère être plus proche des couches supérieures de leurs atmosphères, ce qui facilite sa détection. C'est ainsi que les astronomes ont pu mettre récemment à jour une nouvelle catégorie de géantes extrasolaires, les "planètes riches en carbone" : celles-ci possèdent plus de carbone que d'oxygène, contrairement aux étoiles autour desquelles elles gravitent où l'oxygène demeure toujours plus abondant que le carbone.

Paradoxalement, la mesure du rapport carbone / oxygène est bien plus difficile dans les planètes géantes de notre système solaire, pourtant bien plus proches de nous : comme elles sont plus froides, l'eau, principal composé comportant de l'oxygène, se situe en profondeur, bien en dessous des couches atmosphériques accessibles aux moyens d'observations.

Mais la sonde Galileo, en pénétrant en 1995 pour la première fois dans l'atmosphère de Jupiter, a permis aux chercheurs de s'affranchir de cette contrainte. Lors de cette plongée, la sonde a détecté alors un taux élevé de carbone, azote, soufre, argon, krypton et xénon, comme le laissaient supposer les principaux scénarios de formation de Jupiter admis jusqu'ici : une planète née, comme tout le système solaire, dans une nébuleuse primitive dont la phase gazeuse avait une composition analogue à celle du Soleil. Mais ces scénarios prévoyaient également un taux élevé d'oxygène ; or Galileo en a détecté très peu. Pour expliquer cette anomalie, les scientifiques ont alors imaginé que la sonde était tombée dans une zone anticyclonique de l'atmosphère de Jupiter.

Mais aujourd'hui, Olivier Mousis et ses collègues émettent une autre hypothèse : la mesure de Galileo reflète, en grande partie, un réel appauvrissement en eau de Jupiter, ce qui aurait pour conséquence de lui attribuer les propriétés d'une planète riche en carbone. Ce phénomène pourrait avoir eu lieu si Jupiter s'est formée dans une zone de la nébuleuse primitive elle-même pauvre en oxygène. L'équipe de chercheurs démontre alors que ce scénario permet d'expliquer les abondances des éléments mesurés par la sonde Galileo dans Jupiter de manière beaucoup plus satisfaisante que tous les scénarios de formation invoqués ces dernières années. Une observation clé permettant de tester l'hypothèse que Jupiter appartient à la famille des planètes riches en carbone sera la mesure de l'eau dans ses couches profondes. Cette observation constituera l'un des principaux objectifs de la sonde JUNO lancée par la NASA en août 2011 et devant arriver à Jupiter en juillet 2016.

jupiter

© NASA/JPL

Vue d'artiste de la mission JUNO




Références :

O. Mousis, J. I. Lunine, N. Madhusudhan, T. V. Johnson, Nebular water depletion as the cause of Jupiter's low oxygen abundance, Astrophysical Journal Letters.

Contacts :

Chercheur CNRS l Olivier Mousis l T 06 60 85 33 92 - 03 81 66 69 21 l olivier.mousis@obs-besancon.fr

Presse CNRS l Julien Guillaume l T 06 75 74 02 22 l julien.guillaume@cnrs-dir.fr


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