Jupiter

Jupiter, la cinquième planète à partir du Soleil, a la particularité d'être le plus grand corps céleste du système solaire. Classée parmi les géantes gazeuses, sa masse est environ 2,5 fois supérieure à la masse combinée de toutes les autres planètes du système solaire, mais elle constitue un peu moins d'un millième de la masse du Soleil. Le diamètre de Jupiter mesure 11 fois celui de la Terre et un dixième de celui du Soleil. La planète maintient une orbite autour du Soleil à une distance moyenne de 5,20 unités astronomiques (778,5 gigamètres), complétant une période orbitale en 11,86 années. En tant que troisième objet naturel le plus brillant visible dans le ciel nocturne de la Terre, surpassé seulement par la Lune et Vénus, Jupiter est un sujet d'observation depuis les époques préhistoriques. Sa nomenclature provient de Jupiter, la divinité principale de l'ancienne religion romaine.

Jupiter est la cinquième planète à partir du Soleil et la plus grande du système solaire. Il s’agit d’une géante gazeuse dont la masse est près de 2,5 fois supérieure à celle de toutes les autres planètes du système solaire réunies et légèrement inférieure à un millième de la masse du Soleil. Son diamètre est 11 fois celui de la Terre et un dixième de celui du Soleil. Jupiter tourne autour du Soleil à une distance de 5,20 UA (778,5 Gm), avec une période orbitale de 11,86 ans. C'est le troisième objet naturel le plus brillant du ciel nocturne de la Terre, après la Lune et Vénus, et il est observé depuis la préhistoire. Son nom dérive de celui de Jupiter, la divinité principale de la religion romaine antique.

La formation de Jupiter est antérieure à celle des autres planètes du système solaire, et sa migration vers l'intérieur ultérieure au cours de l'époque primordiale a influencé de manière significative la trajectoire de développement des autres corps planétaires. L'atmosphère jovienne est composée de 76 % d'hydrogène et de 24 % d'hélium en masse, recouvrant un intérieur plus dense. Dans cette atmosphère, des traces d'éléments tels que le carbone, l'oxygène, le soufre et le néon sont présentes, ainsi que des composés tels que l'ammoniac, la vapeur d'eau, la phosphine, le sulfure d'hydrogène et divers hydrocarbures. Notamment, l'abondance d'hélium de Jupiter est d'environ 80 % de celle du Soleil, une caractéristique de composition partagée avec Saturne.

L'atmosphère extérieure de Jupiter est caractérisée par une série de bandes latitudinales, où les turbulences et les tempêtes se manifestent le long de leurs limites dynamiques ; l'exemple le plus marquant est la Grande Tache Rouge, un immense système de tempête documenté depuis 1831. En raison de sa vitesse de rotation rapide, effectuant un tour environ toutes les dix heures, Jupiter prend la forme d'un sphéroïde aplati, avec son rayon équatorial étant d'environ 7 % supérieur à son rayon polaire. On suppose que la composition interne de la planète comprend un manteau externe d'hydrogène métallique fluide et un noyau interne moins défini composé de substances plus denses. La contraction continue à l’intérieur de Jupiter produit une puissance thermique supérieure à celle que la planète absorbe du rayonnement solaire. Jupiter possède le champ magnétique le plus puissant et la deuxième plus grande structure contiguë du système solaire, générée par des courants de Foucault au sein de son noyau d'hydrogène métallique fluide. L'interaction entre le vent solaire et la magnétosphère de Jupiter fait que cette dernière s'étend considérablement vers l'extérieur, influençant ainsi la dynamique orbitale de la planète.

On sait qu'au moins 101 lunes gravitent autour de Jupiter ; parmi ceux-ci, les quatre plus grands – Io, Europe, Ganymède et Callisto – résident dans la magnétosphère de la planète et sont visibles avec des jumelles standards. Ganymède, étant le plus massif de ces quatre, dépasse la planète Mercure en taille. Jupiter est entouré d'un subtil système d'anneaux planétaires. Ces anneaux joviens sont principalement composés de poussière et sont délimités en trois composants principaux : un tore interne de particules appelé halo, un anneau principal relativement lumineux et un anneau externe éthéré en gossamer. Les anneaux présentent une teinte rougeâtre lorsqu'ils sont observés en lumière visible et proche infrarouge. L'âge précis de ce système d'anneaux reste indéterminé, même s'il pourrait potentiellement remonter à la formation initiale de Jupiter. Depuis 1973, neuf sondes robotiques ont effectué des missions vers Jupiter, comprenant sept survols et deux orbiteurs dédiés (et deux autres actuellement en route). Des exoplanètes présentant des caractéristiques similaires à Jupiter ont également été identifiées dans d'autres systèmes stellaires.

Nomenclature et symbolisme

Dans les anciennes civilisations grecque et romaine, la planète était désignée d'après la divinité principale de leurs panthéons respectifs : Zeus pour les Grecs et Jupiter pour les Romains. L'Union astronomique internationale a officiellement ratifié le nom « Jupiter » pour la planète en 1976, nommant par la suite ses satellites nouvellement identifiés d'après les épouses, les figures préférées et la progéniture de la divinité. Le symbole astronomique représentant Jupiter, , provient d'un zêta grec modifié avec un trait horizontal, ⟨Ƶ⟩, servant d'abréviation pour Zeus.

En latin, Iovis représente la forme génitive de Iuppiter, qui est Jupiter. Ce terme est étymologiquement lié à Zeus, signifiant « père du ciel ». Son homologue anglais, Jove, est devenu une appellation poétique pour la planète environ au cours du 14ème siècle.

La forme adjectivale dérivée de Jupiter est Jovian. À l'inverse, la forme adjectivale archaïque jovial, utilisée par les astrologues médiévaux, a évolué pour désigner des dispositions « heureuses » ou « joyeuses », qui étaient historiquement attribuées à l'influence astrologique de Jupiter.

La divinité grecque Zeus fournit la racine étymologique zeno-, qui est incorporée dans plusieurs termes liés à Jupiter, notamment zénographie.

Formation et migration orbitale

Jupiter est considérée comme la planète la plus ancienne du système solaire, étant née seulement un million d'années après la formation du Soleil et environ 50 millions d'années avant la Terre. Les modèles contemporains de développement du système solaire suggèrent que Jupiter s'est fusionnée au niveau ou au-delà de la ligne des neiges, une région suffisamment éloignée du Soleil naissant pour que les températures permettent la condensation de substances volatiles, telles que l'eau, à l'état solide. Développant initialement un noyau solide, la planète a ensuite accumulé son atmosphère gazeuse. Par conséquent, sa formation a dû précéder la dissipation complète de la nébuleuse solaire. Au cours de cette période de formation, la masse de Jupiter s'est progressivement étendue, atteignant finalement 20 fois celle de la Terre, environ la moitié de cette masse étant constituée de silicates, de glaces et d'autres composants d'éléments lourds. Une fois que le proto-Jupiter a dépassé 50 masses terrestres, il a creusé un vide distinct dans la nébuleuse solaire. Par la suite, la planète en expansion a atteint sa masse ultime en 3 à 4 millions d'années.

L'hypothèse du grand tack postule que Jupiter a initié sa formation à une distance approximative de 3,5 UA (520 millions de km ; 330 millions de mi) du Soleil. Alors que la planète naissante accumulait de la masse, ses interactions gravitationnelles avec le disque de gaz circumsolaire et ses résonances orbitales avec Saturne ont provoqué une migration vers l’intérieur. Ce mouvement vers l’intérieur a déstabilisé les orbites de plusieurs super-Terres positionnées plus près du Soleil, entraînant leurs collisions destructrices. Par la suite, on suppose que Saturne a commencé une migration vers l'intérieur à une vitesse supérieure à celle de Jupiter, aboutissant à la capture des planètes dans une résonance de mouvement moyenne de 3: 2 à environ 1,5 UA (220 millions de km; 140 millions de mi) du Soleil. Cette interaction résonante a inversé leur direction migratoire, les propulsant loin du Soleil et hors du système solaire interne vers leurs positions orbitales actuelles. Ces événements se sont déroulés sur une période de 3 à 6 millions d'années, la phase de migration ultime de Jupiter s'étendant sur plusieurs centaines de milliers d'années. Le départ éventuel de Jupiter du système solaire interne a facilité la formation ultérieure des planètes internes, y compris la Terre, à partir des débris restants.

L'hypothèse du grand virement présente cependant plusieurs défis non résolus. Par exemple, les délais de formation prévus pour les planètes terrestres dérivés de ce modèle semblent incongrus avec leurs compositions élémentaires observées. De plus, si Jupiter avait effectivement traversé la nébuleuse solaire, elle aurait probablement établi une orbite considérablement plus proche du Soleil. À l’inverse, certains modèles alternatifs de l’évolution du système solaire prévoient la formation de Jupiter avec des caractéristiques orbitales très proches de celles de son état actuel. D'autres cadres théoriques proposent la genèse de Jupiter à des distances nettement plus grandes, potentiellement jusqu'à 18 UA (2,7 milliards de km ; 1,7 milliard de mi).

Le modèle de Nice postule que l'accrétion d'objets de la proto-ceinture de Kuiper au cours des 600 premiers millions d'années de l'histoire du système solaire a incité Jupiter et Saturne à migrer de leurs emplacements primordiaux vers une résonance 1:2. Cette résonance a ensuite propulsé Saturne sur une orbite plus élevée, perturbant ainsi les orbites d'Uranus et de Neptune, diminuant la ceinture de Kuiper et déclenchant le bombardement lourd tardif.

Le scénario Jumping-Jupiter propose que le chemin migratoire de Jupiter à travers le système solaire naissant aurait pu entraîner l'expulsion d'une cinquième géante gazeuse supplémentaire. Cette hypothèse postule que la force gravitationnelle substantielle de Jupiter, lors de sa relocalisation orbitale, a déstabilisé les trajectoires d'autres géantes gazeuses, éjectant potentiellement complètement une planète du système solaire. La dynamique complexe d'un tel événement aurait profondément remodelé la formation et la disposition actuelle du système solaire, aboutissant aux quatre géantes gazeuses actuellement observées.

L'analyse de la composition élémentaire de Jupiter a conduit les chercheurs à émettre l'hypothèse de sa formation initiale au-delà de la ligne de neige de l'azote moléculaire (N₂), estimée à 20-30 UA (3,0-4,5 milliards de km ; 1,9-2,8 milliards de mi) du Soleil. Il est également concevable que sa genèse se soit produite au-delà de la limite des neiges d'argon, s'étendant potentiellement jusqu'à 40 UA (6,0 milliards de km ; 3,7 milliards de mi). Selon cette perspective, après s'être formée à l'une de ces distances, Jupiter aurait ensuite migré vers l'intérieur jusqu'à sa position actuelle sur un intervalle d'environ 700 000 ans. Cette migration vers l'intérieur aurait eu lieu à une époque d'environ 2 à 3 millions d'années après l'accrétion initiale de la planète. Dans ce modèle spécifique, Saturne, Uranus et Neptune se seraient formés à des distances encore plus grandes que Jupiter, Saturne subissant également une migration vers l'intérieur.

Caractéristiques physiques

Jupiter est classée comme une géante gazeuse, principalement composée d'hydrogène et d'hélium. En géologie planétaire, ces constituants sont désignés comme des gaz, une classification distincte de leur état physique de la matière. En tant que plus grande planète du système solaire, Jupiter présente un diamètre équatorial de 142 976 km (88 841 mi), ce qui correspond à un volume 1 321 fois supérieur à celui de la Terre. Sa densité moyenne, mesurée à 1,326 g/cm³, est nettement inférieure aux densités observées sur les quatre planètes telluriques.

Composition élémentaire

L'atmosphère de Jupiter comprend environ 76 % d'hydrogène et 24 % d'hélium en masse. Volumétriquement, les couches supérieures de l'atmosphère sont constituées d'environ 90 % d'hydrogène et 10 % d'hélium ; cette proportion réduite d'hélium est attribuée à la plus grande masse d'atomes d'hélium individuels par rapport aux molécules d'hydrogène répandues dans cette région atmosphérique. Des traces de carbone élémentaire, d'oxygène, de soufre et de néon sont présentes dans l'atmosphère, aux côtés de composés tels que l'ammoniac, la vapeur d'eau, la phosphine, le sulfure d'hydrogène et divers hydrocarbures, notamment le méthane, l'éthane et le benzène. La couche atmosphérique la plus externe est caractérisée par la présence de cristaux d'ammoniac gelés. L'intérieur de la planète présente une densité plus élevée, avec une composition de masse estimée à environ 71 % d'hydrogène, 24 % d'hélium et 5 % d'autres éléments constitutifs.

Les rapports atmosphériques d'hydrogène et d'hélium se rapprochent étroitement de la composition théorique de la nébuleuse solaire primordiale. Dans la haute atmosphère, le néon constitue 20 parties par million en masse, ce qui représente environ un dixième de son abondance solaire. L'abondance d'hélium de Jupiter représente environ 80 % de celle du Soleil, un écart attribué à la précipitation de ces éléments sous forme de gouttelettes riches en hélium se produisant profondément à l'intérieur de la planète.

L'analyse spectroscopique suggère que la composition de Saturne ressemble à celle de Jupiter ; cependant, les autres planètes géantes, Uranus et Neptune, possèdent des proportions comparativement plus faibles d'hydrogène et d'hélium, et des concentrations plus élevées des éléments les plus répandus, tels que l'oxygène, le carbone, l'azote et le soufre. Ces corps célestes sont désignés comme géantes de glace, une nomenclature issue de l'hypothèse que lors de leur accrétion, ces éléments se sont incorporés sous forme de glace ; néanmoins, leur composition interne actuelle contient probablement un minimum de glace.

Dimensions et masse

Le diamètre de Jupiter est environ onze fois celui de la Terre (11,208 R_🜨), et sa masse, 318 fois celle de la Terre, dépasse la masse combinée de toutes les autres planètes du système solaire d'un facteur 2,5. Son immense masse se traduit par un barycentre avec le Soleil positionné au-dessus de la surface solaire, plus précisément à 1 068 rayons solaires du noyau du Soleil. Avec un rayon d'environ un dixième de celui du Soleil (0,10275 R_☉) et une masse un millième de celle du Soleil, Jupiter présente une densité comparable à celle du Soleil. La « masse de Jupiter » (M_J ou M_Jup) sert d'unité standard pour quantifier les masses d'autres corps célestes, notamment les planètes extrasolaires et les naines brunes. Par exemple, l'exoplanète HD 209458 b possède une masse de 0,69 M_J, tandis que la naine brune Gliese 229 b a une masse de 60,4 M_J. De même, le « rayon de Jupiter », classiquement défini comme le rayon équatorial de la planète, est utilisé pour caractériser les dimensions de tels objets.

Jupiter émet plus d'énergie thermique qu'elle n'en absorbe du rayonnement solaire, un phénomène attribué au mécanisme de Kelvin-Helmholtz opérant à l'intérieur de son intérieur en contraction. Ce processus en cours conduit à une réduction annuelle du diamètre de Jupiter d'environ 1 mm (0,039 po). Au cours de sa période de formation, Jupiter était nettement plus chaude et possédait un diamètre environ deux fois supérieur à sa taille actuelle.

Les modèles théoriques suggèrent qu'une augmentation de la masse de Jupiter de plus de 40 % induirait une compression interne si profonde que son volume diminuerait, malgré l'augmentation de la quantité de matière. A l’inverse, des variations mineures de sa masse n’entraîneraient pas de modification significative de son rayon. Par conséquent, Jupiter est considérée comme possédant le diamètre maximum atteignable pour une planète de sa composition spécifique et de sa trajectoire évolutive. Ce processus de réduction volumétrique supplémentaire, concomitant à une augmentation de la masse, persisterait jusqu'au début d'un allumage stellaire significatif. Alors que Jupiter aurait besoin d'environ 75 fois sa masse actuelle pour initier la fusion de l'hydrogène et évoluer en étoile, son diamètre actuel est remarquable, étant donné que les plus petites naines rouges peuvent avoir un rayon légèrement plus grand que celui de Saturne.

Rotation planétaire

L'inclinaison axiale de Jupiter mesure 3,13°, une inclinaison relativement mineure qui rend ses variations saisonnières négligeables par rapport à celles observées sur Terre et Mars.

Jupiter présente la rotation axiale la plus rapide parmi toutes les planètes du système solaire, effectuant une rotation complète en un peu moins de dix heures. Cette rotation rapide se traduit par un renflement équatorial prononcé, observable même avec un équipement astronomique amateur. Concrètement, son rayon équatorial dépasse son rayon polaire de 7 %. Compte tenu de la composition non solide de Jupiter, sa haute atmosphère présente une rotation différentielle. Par conséquent, la période de rotation atmosphérique polaire est environ cinq minutes plus longue que celle de l'atmosphère équatoriale.

Pour surveiller avec précision la rotation planétaire, en particulier pour cartographier les mouvements des caractéristiques atmosphériques, trois systèmes de référence distincts sont utilisés. Le système I englobe des latitudes comprises entre 7° N et 7° S, ce qui représente la période de rotation la plus courte de la planète, soit 9 heures, 50 minutes et 30,0 secondes. A l'inverse, le Système II est utilisé pour les latitudes situées au nord et au sud de cette bande, avec une période de 9 heures, 55 minutes et 40,6 secondes. Le système III, établi par les radioastronomes, est en corrélation avec la rotation de la magnétosphère de Jupiter et constitue la période de rotation officiellement reconnue de la planète.

Structure interne

Avant le début du 21e siècle, la communauté scientifique émettait généralement deux hypothèses principales concernant la formation de Jupiter. Une hypothèse suggérait que si la planète s'accrétait initialement sous la forme d'un corps solide, sa composition comprendrait un noyau dense, une couche enveloppante d'hydrogène métallique fluide (contenant de l'hélium) s'étendant sur environ 80 % du rayon planétaire et une atmosphère extérieure principalement composée d'hydrogène moléculaire. À l’inverse, la théorie alternative proposait que si Jupiter se formait directement à partir de l’effondrement gravitationnel du disque protoplanétaire gazeux, il lui manquerait totalement de noyau distinct, mais comporterait plutôt un fluide de plus en plus dense (principalement de l’hydrogène moléculaire et métallique) s’étendant jusqu’à son centre. Cependant, les données acquises lors de la mission Juno ont révélé que Jupiter possède un noyau diffus, qui se mélange à son manteau, s'étend sur 30 à 50 % du rayon de la planète et est constitué d'éléments lourds avec une masse cumulée équivalente à 7 à 25 masses terrestres. Ce mélange observé pourrait avoir eu son origine lors de la formation de la planète, car il a accumulé des solides et des gaz provenant de la nébuleuse environnante. Une autre possibilité est qu'il résulte d'un impact avec une planète d'environ dix fois la masse de la Terre, survenu plusieurs millions d'années après la formation de Jupiter, qui aurait perturbé un noyau jovien initialement compact.

Au-delà de la couche d'hydrogène métallique, une atmosphère intérieure transparente d'hydrogène est présente. À ces profondeurs, la pression et la température dépassent la pression critique de l'hydrogène moléculaire de 1,3 MPa et la température critique de 33 K (-240,2 °C ; -400,3 °F). Par conséquent, dans cet état fluide supercritique, l’hydrogène ne présente aucune phase liquide ou gazeuse distincte. L’hydrogène et l’hélium gazeux descendant de la couche nuageuse se transforment progressivement en liquide dans des strates plus profondes, formant potentiellement un vaste océan d’hydrogène liquide et d’autres fluides supercritiques. D'un point de vue physique, la température et la densité du gaz augmentent progressivement avec l'augmentation de la profondeur.

L'hélium et le néon précipitent sous forme de gouttelettes semblables à de la pluie dans la basse atmosphère, diminuant ainsi la concentration de ces éléments dans les couches supérieures de l'atmosphère. Les modèles théoriques indiquent que les gouttelettes d'hélium se séparent de l'hydrogène métallique dans un rayon planétaire de 60 000 km (37 000 mi), soit 11 000 km (6 800 mi) sous le sommet des nuages, puis refusionnent à 50 000 km (31 000 mi) ou 22 000 km (14 000 mi) sous les nuages. De plus, l'apparition de pluies de diamants a été émise, non seulement sur Jupiter mais aussi sur Saturne et les géantes de glace Uranus et Neptune.

À l'intérieur de Jupiter, la température et la pression augmentent progressivement vers l'intérieur, car la chaleur de formation primordiale de la planète ne peut se dissiper que par convection. À une profondeur atmosphérique correspondant à environ une atmosphère terrestre standard (0,10 MPa ou 1 bar), la température mesure environ 165 K (−108 °C ; −163 °F). La zone de transition où l'hydrogène supercritique se transforme progressivement d'un fluide moléculaire à un fluide métallique englobe des plages de pression de 50 à 400 GPa, avec des températures correspondantes comprises entre 5 000 et 8 400 K (4 730 à 8 130 °C ; 8 540 à 14 660 °F). On estime que le noyau dilué de Jupiter atteint une température de 20 000 K (19 700 °C ; 35 500 °F) et subit des pressions d'environ 4 000 GPa.

Atmosphère

L'atmosphère de Jupiter est principalement constituée d'hydrogène moléculaire et d'hélium, complétés par des quantités mineures d'autres composés, notamment de l'eau, du méthane, du sulfure d'hydrogène et de l'ammoniac. Cette enveloppe atmosphérique s'étend jusqu'à une profondeur approximative de 3 000 kilomètres (2 000 mi) sous les couches nuageuses visibles.

Couches cloud

Jupiter est constamment enveloppé de nuages de cristaux d'ammoniac, qui contiennent potentiellement de l'hydrosulfure d'ammonium. Ces nuages ​​​​sont situés dans la tropopause atmosphérique et se manifestent sous forme de bandes latitudinales désignées comme régions tropicales. Ces régions sont classées en zones de teinte plus claire et en ceintures plus foncées. La dynamique circulatoire antagoniste de ces schémas génère des tempêtes et des turbulences. Des vitesses de vent de 100 mètres par seconde (360 km/h ; 220 mph) sont fréquemment observées dans les courants-jets zonaux. Bien que les zones présentent des variations annuelles en largeur, couleur et intensité, elles ont maintenu une stabilité suffisante pour justifier une nomenclature scientifique.

La couche nuageuse possède une profondeur approximative de 50 km (31 mi) et comprend au minimum deux strates distinctes de nuages ​​d'ammoniac : une strate supérieure, ténue et plus transparente, et une couche inférieure plus dense. Une subtile strate de nuages ​​d'eau peut exister sous les nuages ​​d'ammoniac, comme en témoignent les décharges de foudre observées dans l'atmosphère de Jupiter. Ces décharges électriques peuvent atteindre des magnitudes jusqu'à mille fois supérieures à celles de la foudre terrestre. On suppose que les nuages ​​d’eau produisent des orages analogues aux phénomènes terrestres, propulsés par la convection thermique interne. La mission Juno a découvert l'existence d'« éclairs peu profonds » émanant de nuages ​​d'eau ammoniaquée situés à des altitudes atmosphériques élevées. Ces rejets transportent des « boules de champignons » – des agglomérations de neige fondante et d’ammoniac enrobées de glace – qui descendent profondément dans l’atmosphère. Des phénomènes de foudre ont été détectés dans la haute atmosphère de Jupiter sous forme d'éclairs lumineux transitoires persistant pendant environ 1,4 millisecondes. Ces phénomènes, appelés « elfes » ou « sprites », présentent une coloration bleue ou rose attribuable à l'hydrogène.

Les teintes orange et brunes observées dans les nuages ​​de Jupiter résultent de l'ascension de composés qui subissent une altération chromatique lors de l'exposition au rayonnement ultraviolet solaire. Leur composition chimique précise reste indéterminée, même si l’on suppose que ces substances sont constituées de phosphore, de soufre ou potentiellement d’hydrocarbures. Ces composés colorés, appelés chromophores, se mêlent aux formations nuageuses plus chaudes de la strate inférieure. Les zones de couleur claire se développent à mesure que les cellules de convection ascendante facilitent la cristallisation de l'ammoniac, obscurcissant ainsi les chromophores.

Jupiter présente une inclinaison axiale minimale, garantissant par conséquent que ses pôles reçoivent systématiquement une insolation solaire diminuée par rapport à la zone équatoriale planétaire. La convection planétaire interne facilite le transfert d'énergie vers les pôles, équilibrant ainsi les températures au sein de la couche nuageuse.

La grande tache rouge et les tourbillons associés

Une caractéristique importante de Jupiter est la Grande Tache Rouge, un vortex anticyclonique persistant situé à environ 22° au sud de l'équateur. Les premières observations datent de 1831, avec des observations potentielles antérieures en 1665. Les images du télescope spatial Hubble ont révélé deux « points rouges » supplémentaires contigus à la Grande Tache Rouge. Cette tempête est visible via des télescopes terrestres possédant une ouverture de 12 cm ou plus. La tempête présente une rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, complétant un cycle en six jours environ. Le vortex atteint une altitude maximale d'environ 8 kilomètres (5 mi) au-dessus des sommets des nuages ​​adjacents. La composition de la Grande Tache rouge et la genèse de sa teinte rouge distinctive restent indéterminées, bien que la réaction de l'ammoniac photodissocié avec l'acétylène soit présentée comme une explication plausible.

La Grande Tache rouge dépasse la taille de la Terre. La modélisation mathématique indique la stabilité de la tempête et son statut projeté en tant que caractéristique planétaire permanente. Néanmoins, une réduction notable de ses dimensions s’est produite depuis sa détection initiale. Les premières observations de la fin du 19e siècle indiquaient une dimension transversale approximative de 41 000 km (25 500 mi). En 2015, les dimensions de la tempête étaient d'environ 16 500 kilomètres sur 10 940 kilomètres (10 250 kilomètres sur 6 800 milles), sa longueur diminuant d'environ 930 kilomètres (580 milles) par an. En octobre 2021, une mission de survol Juno a déterminé que la profondeur de la Grande Tache rouge était d'environ 300 à 500 kilomètres (190 à 310 mi).

Juno a identifié plusieurs amas cycloniques aux pôles de Jupiter. Le groupe nord comprend neuf cyclones, comprenant un vortex central proéminent entouré de huit cyclones supplémentaires. À l'inverse, son homologue sud présente également un vortex central, mais il est entouré de cinq tempêtes importantes et d'une tempête plus petite, totalisant sept formations cycloniques.

En 2000, un phénomène atmosphérique distinct est apparu dans l'hémisphère sud de Jupiter, ressemblant à la morphologie de la Grande Tache rouge, quoique à plus petite échelle. Cette formation résulte de la fusion de trois tempêtes plus petites, blanches et de forme ovale, qui s'étaient initialement développées entre 1939 et 1940, en une entité singulière. La fonctionnalité fusionnée résultante a été désignée Oval BA. Par la suite, elle s'est intensifiée et a subi un changement chromatique du blanc au rouge, ce qui lui a valu son appellation populaire, la « petite tache rouge ».

En avril 2017, les chercheurs ont identifié une « grande tache froide » dans la thermosphère de Jupiter, située dans sa région polaire nord. Cette anomalie atmosphérique mesure 24 000 km (15 000 mi) de longueur et 12 000 km (7 500 mi) de largeur, présentant un différentiel de température de 200 °C (360 °F) en dessous du matériau thermosphérique ambiant. Bien que sa morphologie et son intensité fluctuent sur de brèves périodes, cet endroit occupe systématiquement sa position atmosphérique approximative depuis plus de 15 ans. On suppose qu'il représente un vortex colossal, analogue à la Grande Tache Rouge, et présente une caractéristique quasi-stable semblable aux vortex thermosphériques observés sur Terre. La genèse de cette caractéristique est potentiellement attribuable aux interactions entre les particules chargées provenant de Io et le puissant champ magnétique de Jupiter, conduisant à une redistribution localisée de l'énergie thermique.

Magnétosphère

Jupiter possède le champ magnétique le plus puissant parmi toutes les planètes du système solaire, caractérisé par un moment dipolaire de 4,170 gauss (0,4170 mT) et une inclinaison de 10,31° par rapport à son axe de rotation. L'intensité du champ magnétique de surface varie de 2 gauss (0,20 mT) à 20 gauss (2,0 mT). On suppose que ce champ provient de courants de Foucault (mouvements circulant de matériaux conducteurs) au sein du noyau d'hydrogène métallique et fluide de la planète. À environ 75 rayons de Jupiter de la planète, l'interaction de la magnétosphère avec le vent solaire produit un choc d'arc. La magnétopause entoure la magnétosphère de Jupiter, qui définit la limite intérieure de la gaine magnétique, une région de transition située entre la magnétopause et le choc de l'arc. L'interaction du vent solaire avec ces zones provoque un allongement de la magnétosphère du côté sous le vent de Jupiter, la projetant vers l'extérieur à une distance proche de l'orbite de Saturne. Les quatre lunes galiléennes de Jupiter maintiennent des orbites entièrement à l'intérieur de cette magnétosphère, leur offrant ainsi une protection contre le vent solaire.

L'activité volcanique sur la lune Io de Jupiter expulse des quantités substantielles de dioxyde de soufre, qui forme ensuite un tore gazeux le long de son trajet orbital. Dans la magnétosphère de Jupiter, ce gaz subit une ionisation, produisant des ions soufre et oxygène. Ces ions, conjointement avec les ions hydrogène provenant de l'atmosphère de Jupiter, fusionnent pour former une couche de plasma située dans le plan équatorial de la planète. Le plasma à l'intérieur de cette feuille tourne avec Jupiter, induisant une déformation du champ magnétique dipolaire de la planète en une configuration magnétodisque. Les électrons résidant dans la feuille de plasma produisent une signature radio distincte, caractérisée par de brèves rafales superposées couvrant la gamme de fréquences de 0,6 à 30 MHz, perceptibles depuis la Terre à l'aide de récepteurs radio à ondes courtes grand public. Le transit d'Io à travers ce tore déclenche une interaction qui génère des ondes d'Alfvén, transportant de la matière ionisée vers les régions polaires de Jupiter. Par conséquent, les ondes radio sont produites via un mécanisme maser cyclotron, leur énergie se propageant vers l’extérieur le long d’une surface conique. Si la position de la Terre coïncide avec cette trajectoire d'émission conique, les émissions radio de Jupiter peuvent dépasser la puissance radio totale du Soleil.

Dynamique orbitale et observation

Jupiter est la seule planète dont le barycentre avec le Soleil est situé au-delà du volume physique du Soleil, soit d'environ 7 % du rayon solaire. Sa distance orbitale moyenne du Soleil est de 778 millions de km (5,20 UA), avec une période orbitale complète de 11,86 années. Cette durée constitue environ les deux cinquièmes de la période orbitale de Saturne, établissant une résonance quasi orbitale entre les deux planètes. Le plan orbital de Jupiter présente une inclinaison de 1,30° par rapport au plan orbital terrestre. Compte tenu de son excentricité orbitale de 0,049, Jupiter se rapproche du Soleil à un peu plus de 75 millions de kilomètres au périhélie par rapport à l'aphélie, ce qui indique une orbite presque circulaire. Cette excentricité relativement faible contraste avec les observations de la recherche sur les exoplanètes, qui identifient fréquemment des planètes de masse Jupiter possédant des excentricités nettement plus élevées. Les modèles théoriques suggèrent que cette caractéristique pourrait provenir de la présence de seulement deux planètes géantes dans notre système solaire, car l'inclusion de trois planètes géantes ou plus est généralement en corrélation avec l'induction de plus grandes excentricités orbitales.

Jupiter se classe généralement au quatrième rang des corps célestes les plus brillants du ciel, après le Soleil, la Lune et Vénus, bien que Mars puisse surpasser sa luminosité en cas d'opposition. Sa magnitude visuelle fluctue en fonction de sa position par rapport à la Terre, allant d'un pic de −2,94 en opposition à un minimum de −1,66 lors de la conjonction avec le Soleil. La magnitude apparente moyenne est de −2,20, avec un écart type de 0,33. De même, le diamètre angulaire de Jupiter varie entre 50,1 et 30,5 secondes d'arc. Les oppositions optimales se produisent lorsque Jupiter est à son périhélie orbitale, minimisant ainsi sa distance à la Terre. Autour de l'opposition, Jupiter présente un mouvement rétrograde pendant environ 121 jours, reculant de 9,9° avant de reprendre sa trajectoire prograde.

Étant donné que l'orbite de Jupiter se situe au-delà de celle de la Terre, son angle de phase, tel qu'observé depuis la Terre, reste systématiquement inférieur à 11,5°. Par conséquent, Jupiter apparaît presque entièrement illuminée lorsqu’elle est observée à travers des télescopes terrestres. Les phases du croissant de la planète ont été exclusivement capturées lors de missions spatiales dédiées. Un modeste télescope révèle généralement les quatre lunes galiléennes de Jupiter et les principales ceintures nuageuses de son atmosphère. Un instrument plus grand, possédant une ouverture de 4 à 6 pouces (10 à 15 cm), peut résoudre la grande tache rouge de Jupiter lorsqu'il est orienté vers la Terre.

Domaine gravitationnel et influence

Anneaux planétaires

Jupiter possède un système d'anneaux planétaires subtil comprenant trois composants principaux : un tore interne de particules appelé halo, un anneau principal relativement lumineux et un anneau externe éthéré et vaporeux. Ces anneaux sont majoritairement composés de poussière, contrairement aux anneaux de glace de Saturne. On suppose que l’anneau principal provient de matériaux éjectés par les satellites Adrastea et Metis, ensuite attirés vers Jupiter par son puissant champ gravitationnel. Des impacts supplémentaires apportent de nouveaux matériaux au système. De manière analogue, on pense que les lunes Thèbe et Amalthée génèrent les deux éléments distincts de l’anneau arachnéen poussiéreux. De plus, des preuves suggèrent un quatrième anneau, potentiellement constitué de débris de collision provenant d'Amalthée, répartis le long de la trajectoire orbitale de cette lune.

Lunes

Jupiter compte actuellement 101 satellites naturels identifiés, un nombre qui devrait augmenter avec les observations télescopiques en cours. Parmi ceux-ci, seuls 16 dépassent 10 km de diamètre. Les quatre plus grandes lunes, collectivement connues sous le nom de lunes galiléennes : Ganymède, Callisto, Io et Europe (classées par ordre décroissant de taille) - sont visibles depuis la Terre avec des jumelles par nuit claire.

Lunes galiléennes

Les lunes découvertes par Galilée (Io, Europe, Ganymède et Callisto) sont parmi les plus importantes du système solaire. Les orbites d'Io, d'Europe et de Ganymède présentent une configuration connue sous le nom de résonance de Laplace, où Io effectue quatre orbites autour de Jupiter pour deux orbites d'Europe et une de Ganymède. Cette résonance induit des interactions gravitationnelles entre les trois grandes lunes, déformant leurs orbites en trajectoires elliptiques alors que chaque lune subit une perturbation gravitationnelle supplémentaire de la part de ses voisines au même point orbital. À l'inverse, la force de marée de Jupiter agit pour circulariser ces orbites.

L'excentricité orbitale de ces trois lunes entraîne une flexion périodique de leurs formes ; La gravité de Jupiter les allonge à mesure qu'ils s'approchent de la planète et leur permet de reprendre des formes plus sphériques à mesure qu'ils s'éloignent. La friction générée par cette flexion des marées produit de la chaleur interne au sein des lunes. Ce phénomène est observé de manière plus frappante dans l'activité volcanique d'Io, qui est soumise aux forces de marée les plus intenses, et dans une moindre mesure dans la surface géologiquement jeune d'Europe, révélatrice d'un récent resurfaçage de l'extérieur de la Lune.

Classification

Historiquement, les lunes de Jupiter étaient classées en quatre groupes de quatre, sur la base de caractéristiques orbitales communes. Cependant, ce système de classification est devenu plus complexe en raison de la découverte de nombreuses lunes extérieures plus petites depuis 1999. Les satellites de Jupiter sont désormais divisés en plusieurs groupes distincts, bien que deux lunes connues, Themisto et Valetudo, ne soient actuellement attribuées à aucun groupe spécifique.

On suppose que les huit lunes régulières les plus intérieures, caractérisées par leurs orbites presque circulaires proches du plan équatorial de Jupiter, se sont co-formées avec la planète. À l’inverse, les lunes irrégulières restantes seraient des astéroïdes capturés ou des fragments de ceux-ci. Il est en outre postulé que les lunes irrégulières au sein de groupes spécifiques pourraient partager une origine commune, provenant potentiellement de la fragmentation d'une lune plus grande ou d'un corps céleste précédemment capturé.

Interaction avec le système solaire

En tant que planète la plus massive du système solaire, l'influence gravitationnelle substantielle de Jupiter a contribué de manière significative à sa configuration globale. Hormis Mercure, les plans orbitaux des autres planètes du système sont plus étroitement alignés sur le plan orbital de Jupiter qu'avec le plan équatorial du Soleil. Jupiter est principalement responsable des lacunes de Kirkwood observées dans la ceinture d'astéroïdes, et on suppose également qu'il a joué un rôle dans l'événement de bombardement lourd tardif au début de l'histoire du système solaire interne.

Au-delà de son système de satellites, le champ gravitationnel de Jupiter exerce un contrôle sur de nombreux astéroïdes situés aux points lagrangiens, qui précèdent ou suivent la planète sur son orbite solaire. Ces corps célestes sont désignés comme astéroïdes troyens et sont classés en camps « grec » et « troyen », une nomenclature honorant le poème épique Iliade. La découverte initiale, 588 Achilles, a été faite par Max Wolf en 1906, et par la suite, plus de deux mille astéroïdes de ce type ont été identifiés, 624 Hektor étant le plus grand connu.

La famille de comètes Jupiter est caractérisée par un demi-grand axe plus petit que celui de Jupiter, englobant la majorité des comètes à courte période. On pense que ces comètes proviennent de la ceinture de Kuiper, située au-delà de l'orbite de Neptune. Grâce à des rencontres gravitationnelles rapprochées avec Jupiter, leurs orbites sont perturbées en périodes plus courtes, qui subissent ensuite une circularisation en raison d'interactions gravitationnelles soutenues avec le Soleil et Jupiter.

Impacts

Jupiter est souvent appelé « l'aspirateur » du système solaire en raison de son profond puits gravitationnel et de sa proximité avec le système solaire interne. Par conséquent, Jupiter subit une fréquence d’impacts plus élevée, en particulier de la part des comètes, que toute autre planète du système solaire ; par exemple, elle subit environ 200 fois plus d’impacts d’astéroïdes et de comètes que la Terre. Historiquement, les scientifiques pensaient que Jupiter offrait un bouclier partiel au système solaire interne contre les bombardements cométaires. Néanmoins, des simulations informatiques réalisées en 2008 indiquent que Jupiter n'entraîne pas de réduction nette du nombre de comètes traversant le système solaire interne, car son influence gravitationnelle perturbe leurs orbites vers l'intérieur avec une fréquence comparable à son accrétion ou à son éjection de ces corps. Ce sujet reste un point de discorde au sein de la communauté scientifique, certains chercheurs suggérant que Jupiter attire les comètes vers la Terre depuis la ceinture de Kuiper, tandis que d'autres soutiennent qu'elle protège la Terre des objets provenant du nuage d'Oort.

En juillet 1994, la comète Shoemaker-Levy 9 a heurté Jupiter. Ces impacts ont été méticuleusement observés par des observatoires mondiaux, notamment le télescope spatial Hubble et le vaisseau spatial Galileo. L'événement a bénéficié d'une large couverture médiatique.

Les analyses des enregistrements et des illustrations astronomiques historiques ont identifié huit cas d'observations d'impact potentiel entre 1664 et 1839. Cependant, une étude de 1997 a conclu que ces observations possédaient une probabilité minime, voire nulle, de représenter des événements d'impact réels. Des investigations ultérieures menées par le même groupe de recherche ont suggéré qu'une surface sombre documentée par l'astronome Giovanni Cassini en 1690 pourrait avoir été une cicatrice d'impact.

Historique d'observation et d'exploration

Recherche pré-télescopique

Les preuves d'observations de Jupiter remontent aux astronomes babyloniens des VIIe et VIIIe siècles avant JC. Les anciens astronomes chinois appelaient Jupiter l'« sui étoile » (Suìxīng 歲星) et ont formulé leur cycle de douze branches terrestres basé sur la période orbitale approximative de la planète autour du Soleil. La langue chinoise continue d'employer son nom (歲 ; simplifié en 岁) pour désigner les années. Au 4ème siècle avant JC, ces observations astronomiques avaient évolué vers le zodiaque chinois, dans lequel chaque année était liée à une étoile Tai Sui et à une divinité régissant la région céleste opposée à la position nocturne de Jupiter. Ces croyances traditionnelles persistent dans certaines pratiques religieuses taoïstes et populaires, ainsi que chez les douze animaux du zodiaque d'Asie de l'Est. L'historien chinois Xi Zezong a affirmé que Gan De, un ancien astronome chinois, a documenté une petite étoile « en alliance » avec Jupiter, indiquant potentiellement une observation à l'oeil nu de l'une des lunes de Jupiter. Si elle était fondée, cette observation précéderait la découverte de Galilée de près de deux millénaires.

Un article de 2016 indique que les Babyloniens utilisaient la règle du trapèze avant 50 avant JC pour intégrer la vitesse de Jupiter le long de l'écliptique. Par la suite, dans son ouvrage du IIe siècle Almageste, l'astronome hellénistique Claudius Ptolemaeus a construit un modèle planétaire géocentrique, basé sur des déférents et des épicycles, pour expliquer le mouvement observé de Jupiter par rapport à la Terre, calculant sa période orbitale à 4 332,38 jours, soit 11,86 années.

Recherche télescopique au sol

En 1610, le mathématicien italien Galileo Galilei a fait la découverte télescopique pionnière des quatre plus grandes lunes de Jupiter, appelées par la suite les lunes galiléennes. Cet événement est largement considéré comme la première observation télescopique de corps célestes en orbite autour d’une planète autre que la Terre. Remarquablement, Simon Marius a identifié indépendamment les lunes en orbite autour de Jupiter seulement un jour après Galilée, bien que ses découvertes n'aient été officiellement publiées qu'en 1614. Finalement, la nomenclature de Marius pour ces principaux satellites – Io, Europe, Ganymède et Callisto – est devenue universellement adoptée. Cette découverte a fourni des preuves empiriques substantielles soutenant le modèle héliocentrique du mouvement planétaire de Nicolas Copernic, une position pour laquelle le plaidoyer vocal de Galilée a abouti à son procès et à sa condamnation par l'Inquisition.

Au cours de l'automne 1639, l'opticien napolitain Francesco Fontana, tout en testant un télescope à 22 paumes de sa propre construction, a observé et identifié les bandes atmosphériques distinctives de la planète.

Tout au long de l'année Dans les années 1660, Giovanni Cassini a utilisé un nouveau télescope pour identifier des points dans l'atmosphère de Jupiter, déterminer la forme sphéroïde aplatie de la planète et approximer sa période de rotation. En 1692, Cassini reconnut en outre que l'atmosphère de Jupiter présentait une rotation différentielle.

La Grande Tache Rouge a peut-être été initialement observée par Robert Hooke en 1664 et par Cassini en 1665, bien que ces premières observations restent un sujet de débat. Le premier dessin documenté détaillant la Grande Tache Rouge a été créé par le pharmacien Heinrich Schwabe en 1831. Les récits historiques indiquent que la Tache Rouge aurait été inobservable par intermittence entre 1665 et 1708, avant de devenir particulièrement importante en 1878. Des documents ultérieurs montrent qu'elle a de nouveau diminué en visibilité en 1883 et au début du 20ème siècle.

Giovanni Borelli et Cassini méticuleusement des tableaux compilés documentant les mouvements des lunes de Jupiter, permettant des prédictions précises de leurs transits et occultations par rapport à la planète. Dans les années 1670, Cassini a noté un retard constant d'environ 17 minutes dans ces événements prédits lorsque Jupiter était positionné du côté opposé du Soleil par rapport à la Terre. Ole Rømer a ensuite déduit de cet écart temporel que la lumière possédait une vitesse finie - une conclusion que Cassini avait précédemment rejetée - et cette observation a joué un rôle déterminant dans la première estimation quantitative de la vitesse de la lumière.

En 1892, E. E. Barnard a découvert un cinquième satellite jovien en utilisant le réfracteur de 36 pouces (910 mm) à l'observatoire de Lick en Californie. Cette lune fut par la suite désignée Amalthée. Elle a la particularité d’être la dernière lune planétaire identifiée directement par un observateur visuel via un télescope. Avant le survol de la sonde Voyager 1 en 1979, huit satellites supplémentaires ont été découverts.

En 1932, Rupert Wildt a identifié avec succès des bandes d'absorption correspondant à l'ammoniac et au méthane dans les données spectrales de Jupiter. Par la suite, en 1938, trois formations anticycloniques persistantes, appelées « ovales blancs », furent observées. Ces caractéristiques ont persisté sous forme d'entités atmosphériques distinctes pendant plusieurs décennies, se rapprochant mais ne fusionnant jamais. Finalement, deux de ces ovales ont fusionné en 1998, puis ont absorbé le troisième en 2000, donnant naissance à l'Oval BA.

Recherche radiotélescopique

En 1955, Bernard Burke et Kenneth Franklin ont découvert que Jupiter émettait des sursauts discrets d'ondes radio à une fréquence de 22,2 MHz. La périodicité de ces sursauts était corrélée à la rotation de la planète, ce qui leur permettait d'obtenir une mesure plus précise du taux de rotation de Jupiter. Les sursauts radio joviens ont ensuite été classés en deux types distincts : les sursauts longs (sursauts en L), qui peuvent persister pendant plusieurs secondes, et les sursauts courts (sursauts en S), avec des durées généralement inférieures à un centième de seconde.

Les chercheurs ont identifié trois catégories distinctes de signaux radio émanant de Jupiter :

• Les sursauts radio décamétriques, caractérisés par des longueurs d'onde s'étendant sur plusieurs dizaines de mètres, présentent une variabilité corrélée à la rotation de Jupiter et sont modulés par l'interaction entre Io et le champ magnétique de Jupiter.
• L'émission radio décimétrique, possédant des longueurs d'onde mesurables en centimètres, a été détectée pour la première fois par Frank Drake et Hein Hvatum en 1959. Ce signal provient d'une ceinture toroïdale encerclant l'équateur de Jupiter, où le rayonnement cyclotron est produit par des électrons accélérés dans le champ magnétique de la planète.
• L'atmosphère de Jupiter génère un rayonnement thermique en raison de sa chaleur interne.

Exploration

Des vaisseaux spatiaux automatisés explorent Jupiter depuis 1973, à commencer par le survol rapproché de la sonde Pioneer 10, qui a fourni un premier aperçu des caractéristiques et des phénomènes de la planète. Les missions spatiales ciblant Jupiter nécessitent une dépense énergétique importante, quantifiée par le changement de vitesse net du vaisseau spatial, ou delta-v. Par exemple, réaliser une orbite de transfert Hohmann depuis l’orbite terrestre basse vers Jupiter nécessite un delta-v de 6,3 km/s, une valeur comparable aux 9,7 km/s requis pour atteindre l’orbite terrestre basse elle-même. Cependant, les aides gravitationnelles des survols planétaires peuvent considérablement atténuer la demande d'énergie pour atteindre Jupiter.

Missions de survol

À partir de 1973, plusieurs vaisseaux spatiaux ont exécuté des manœuvres de survol planétaire, les plaçant à proximité d'observation de Jupiter. Les missions Pioneer ont produit les premières images rapprochées de l'atmosphère de Jupiter et de plusieurs de ses satellites. Ces missions ont révélé des champs de rayonnement d'une intensité inattendue à proximité de la planète ; néanmoins, les deux engins spatiaux ont fonctionné avec succès dans cet environnement difficile. Les trajectoires de ces sondes ont ensuite été utilisées pour améliorer la précision des estimations de masse du système jovien. De plus, les événements de radiooccultation impliquant la planète ont facilité l'amélioration des mesures du diamètre de Jupiter et de son aplatissement polaire.

Six ans plus tard, les missions Voyager ont considérablement avancé la compréhension des lunes galiléennes et ont conduit à la découverte du système d'anneaux de Jupiter. Ces missions ont également corroboré le caractère anticyclonique de la Grande Tache Rouge. L'analyse comparative des images a indiqué que la coloration du Spot avait changé depuis les missions Pioneer, passant de l'orange à une teinte brun foncé. De plus, un tore d'atomes ionisés a été identifié le long de la trajectoire orbitale d'Io, son origine étant attribuée aux volcans actifs à la surface de la lune. Pendant le transit du vaisseau spatial derrière la planète, des éclairs ont été observés dans l'atmosphère nocturne.

La mission suivante pour rencontrer Jupiter était la sonde solaire Ulysse. En février 1992, il a exécuté une manœuvre de survol pour atteindre une orbite polaire autour du Soleil. Au cours de ce transit, le vaisseau spatial a étudié la magnétosphère de Jupiter, malgré le manque de capacités photographiques pour la planète elle-même. La sonde a effectué un autre survol de Jupiter six ans plus tard, quoique à une distance considérablement plus grande.

En 2000, la sonde Cassini a effectué un survol de Jupiter en route vers Saturne, produisant des images à plus haute résolution.

La sonde New Horizons a effectué un survol de Jupiter en 2007, en utilisant une assistance gravitationnelle pour sa trajectoire vers Pluton. Les caméras embarquées de la sonde ont quantifié les émissions de plasma des volcans d'Io et ont mené des enquêtes détaillées sur les quatre lunes galiléennes.

Mission Galilée

La mission Galileo a marqué le premier vaisseau spatial à atteindre une orbite autour de Jupiter, arrivant le 7 décembre 1995. Elle a maintenu sa présence orbitale pendant plus de sept ans, exécutant de nombreux survols de toutes les lunes galiléennes et d'Amalthée. Ce vaisseau spatial a également observé l'impact de la comète Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter en 1994. Cependant, certains objectifs de la mission ont été compromis par un dysfonctionnement de l'antenne à gain élevé de Galileo.

Une sonde atmosphérique en titane de 340 kilogrammes a été déployée depuis le vaisseau spatial en juillet 1995, puis est entrée dans l'atmosphère de Jupiter le 7 décembre. Cette sonde est descendue en parachute à travers 150 km (93 mi) de l'atmosphère à environ 2 575 km/h (1 600 mph), collectant des données pendant 57,6 minutes avant sa destruction. L'orbiteur Galileo lui-même a connu une fin similaire, quoique plus rapide, lorsqu'il a été intentionnellement dirigé vers la planète le 21 septembre 2003. La NASA a orchestré la destruction du vaisseau spatial pour éviter tout impact potentiel et toute contamination ultérieure de la lune Europe, un corps céleste supposé abriter la vie.

Les données de la mission ont indiqué que l'hydrogène constitue jusqu'à 90 % de la composition atmosphérique de Jupiter. Les températures enregistrées dépassaient 300 °C (572 °F) et la vitesse du vent dépassait 644 km/h (> 400 mph) avant la vaporisation des sondes.

Mission Juno

La mission Juno de la NASA a commencé ses opérations sur Jupiter le 4 juillet 2016, dans le but de mener des études détaillées de la planète depuis une orbite polaire. Le vaisseau spatial devait initialement exécuter trente-sept orbites sur une durée de vingt mois. Tout au long de sa mission, le vaisseau spatial est soumis à une exposition intense aux rayonnements de la magnétosphère de Jupiter, pouvant entraîner un dysfonctionnement des instruments. Le 27 août 2016, le vaisseau spatial a effectué son survol inaugural de Jupiter et a transmis les premières images du pôle nord de Jupiter.

Juno a exécuté douze orbites avant la conclusion de son plan de mission initialement budgétisé en juillet 2018. Par la suite, en juin 2018, la NASA a prolongé la phase opérationnelle jusqu'en juillet 2021. D'autres extensions ont eu lieu en janvier 2021, lorsque la mission a reçu une prolongation jusqu'en septembre. 2025, comprenant quatre survols lunaires : un de Ganymède, un d'Europe et deux d'Io. À la fin de sa mission, Juno est programmé pour exécuter une désorbite contrôlée, conduisant à sa désintégration dans l'atmosphère de Jupiter, atténuant ainsi le risque d'impact et de contamination potentielle des satellites naturels de Jupiter.

Missions terminées et initiatives potentielles

Il existe un intérêt scientifique important pour les missions dédiées à l'étude des plus grandes lunes glacées de Jupiter, dont on suppose qu'elles abritent des océans liquides souterrains. Les contraintes financières ont entravé les progrès, ce qui a entraîné l'annulation du JIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter) de la NASA en 2005. Par la suite, une mission collaborative NASA/ESA, désignée EJSM/Laplace, a été proposée avec une fenêtre de lancement provisoire prévue pour environ 2020. L'architecture EJSM/Laplace aurait compris le Jupiter Europa Orbiter dirigé par la NASA et le Jupiter Ganymède dirigé par l'ESA. Orbiteur. Néanmoins, l'ESA a officiellement mis fin au partenariat en avril 2011, attribuant cette décision aux défis budgétaires de la NASA et à leurs conséquences sur le calendrier de la mission. En conséquence, l'ESA a choisi de procéder à une mission exclusivement européenne pour participer à sa sélection du programme L1 Cosmic Vision. Ces plans stratégiques se sont concrétisés par le Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) de l'Agence spatiale européenne, lancé le 14 avril 2023, suivi par la mission Europa Clipper de la NASA, lancée le 14 octobre 2024.

Les missions supplémentaires proposées incluent la mission Tianwen-4 de l'Administration spatiale nationale chinoise, qui prévoit de déployer un orbiteur vers le système jovien, incluant potentiellement Callisto, vers 2035. De plus, l'Interstellar Express de la CNSA et la Interstellar Probe de la NASA sont conceptualisés pour tirer parti de l'assistance gravitationnelle de Jupiter pour leurs trajectoires vers les limites extérieures de l'héliosphère.

Importance culturelle

La planète Jupiter est reconnue depuis l'Antiquité. Il est perceptible à l’œil nu dans le ciel nocturne et peut également être observé pendant la journée lorsque le Soleil est près de l’horizon. Pour les Babyloniens, Jupiter symbolisait Marduk, la divinité prééminente de leur panthéon à l'époque d'Hammourabi. Sa période orbitale d'environ 12 ans le long de l'écliptique a été utilisée par eux pour délimiter les constellations de leur zodiaque.

Dans la mythologie grecque, la planète est identifiée comme Zeus (Ζεύς), également connue sous le nom de Dias (Δίας), une nomenclature qui persiste dans le grec contemporain pour la planète. Les Grecs de l'Antiquité appelaient la planète Phaéton (Φαέθων), terme signifiant « celui qui brille » ou « étoile flamboyante ». Les mythes grecs de l'ère homérique concernant Zeus présentaient des parallèles notables avec des divinités spécifiques du Proche-Orient, telles que les sémitiques El et Baal, le sumérien Enlil et le dieu babylonien Marduk. Cette association planétaire avec la divinité grecque Zeus trouve son origine dans les influences du Proche-Orient et a été fermement établie au quatrième siècle avant notre ère, comme en témoignent Epinomis de Platon et les écrits de ses contemporains.

Jupiter, la divinité romaine, sert d'équivalent au Zeus grec et occupe la position de dieu principal dans la mythologie romaine. Initialement, les Romains désignaient Jupiter comme « l'étoile de Jupiter » (Iuppiter Stella), la considérant comme sacrée pour le dieu qui lui a donné son nom. L'étymologie de ce nom remonte au composé vocatif proto-indo-européen *Dyēu-pəter (avec la forme nominative *Dyēus-pətēr), qui se traduit par « Père Ciel-Dieu » ou « Père Jour-Dieu ». En tant que divinité suprême du panthéon romain, Jupiter présidait au tonnerre, aux éclairs et aux tempêtes, et était également vénéré comme le dieu de la lumière et du ciel.

En astrologie védique, les astrologues hindous désignaient la planète comme « Guru », signifiant « Maître », en hommage à Brihaspati, le divin précepteur des dieux. La mythologie turque d'Asie centrale fait référence à Jupiter comme Erendiz ou Erentüz, une nomenclature dérivée de eren (dont la signification reste indéterminée) et yultuz, signifiant « étoile ». Les astronomes turcs ont calculé la période orbitale de Jupiter à 11 ans et 300 jours, postulant une corrélation entre certains phénomènes sociétaux et naturels et les mouvements célestes d'Erentüz. S'appuyant sur le système chinois des cinq éléments, les cultures chinoise, japonaise, coréenne et vietnamienne l'ont collectivement identifié comme « l'étoile de bois » (chinois : 木星 ; pinyin : mùxīng). Par la suite, en Chine, elle a acquis l'appellation « étoile de l'année » (chinois : 歲星; pinyin : suìxīng), une désignation issue des observations des astronomes chinois selon lesquelles, avec des ajustements périodiques, elle traversait une constellation du zodiaque chaque année. De plus, certains textes chinois anciens indiquent que les années étaient fondamentalement nommées en accord avec les signes du zodiaque jovien.

Remarques

Remarques

Références

Bagenal, Fran ; Dowling, Timothy E. ; McKinnon, William B. (2006). Jupiter : la planète, les satellites et la magnétosphère. La Presse de l'Universite de Cambridge. ISBN 978-0-52-103545-3, accessible via Google Livres.

• Bagenal, Fran ; Dowling, Timothy E. ; McKinnon, William B. (2006). Jupiter : la planète, les satellites et la magnétosphère. La Presse de l'Universite de Cambridge. ISBN 978-0-52-103545-3 – via Google Livres.Lohninger, Hans ; et al. (2 novembre 2005). "Jupiter, vu par Voyager 1." Un voyage dans l'espace. Institut virtuel des sciences appliquées.
  • Aperçu de Jupiter par la Direction des missions scientifiques de la NASA
  • Simulation des 62 lunes de Jupiter à partir du site Web Gravity Simulator de Tony Dunn.
  • Simulation gravitationnelle 3D interactive du système jovien.
  • "Jupiter" – À notre époque, BBC Radio 4
  • Animation sur YouTube du survol de Ganymède et de Jupiter par la sonde spatiale Juno par la NASA.