JUNO EN ROUTE VERS JUPITER

The Juno spacecraft launched aboard an Atlas V rocket from Space Launch Complex 41 at Cape Canaveral Air Force Station in Florida on Friday, Aug. 5, 2011. Juno will make a five-year, 400-million-mile voyage to Jupiter, orbit the planet, investigate its origins and evolution with eight instruments to probe its internal structure and gravity field, measure water and ammonia in its atmosphere, map its powerful magnetic field and observe its intense auroras.

Sonde JUNO

La Nasa prête à lancer la sonde Juno pour trouver "la recette des planètes"

WASHINGTON — La Nasa s'apprête à lancer la semaine prochaine la sonde d'exploration spatiale Juno vers Jupiter, afin de tenter de mieux comprendre comment s'est formée cette énorme planète gazeuse et, par extension, "quelle est la recette de fabrication des planètes".
La sonde propulsée par énergie solaire, d'un coût de 1,1 milliard de dollars, doit entamer le 5 août une odyssée de cinq ans vers la plus massive des planètes du système solaire.
Juno est la traduction anglaise de Junon qui, dans la mythologie romaine, est à la fois la femme et la soeur de Jupiter.
Avec sa flamboyante tache rouge et une masse dépassant celle de l'ensemble des autres planètes, Jupiter intrigue les astronomes car elle pourrait bien être la première à s'être formée dans le système solaire.
"Lorsque le Soleil a été formé, elle a récupéré la grande majorité des restes", résume Scott Bolton, principal scientifique du programme Juno et membre du Southwest Research Institute à San Antonio (Texas, sud).
"C'est pourquoi elle est très intéressante pour nous : si nous voulons remonter dans le temps et comprendre d'où nous venons et comment les planètes se sont formées, c'est Jupiter qui en détient le secret", souligne-t-il.
"Et donc, nous voulons connaître la liste des ingrédients. Ce que nous cherchons vraiment à faire, c'est découvrir la recette de fabrication des planètes", résume ce chercheur.
En 1989, la Nasa avait lancé la sonde Galileo, qui était entrée en orbite autour de Jupiter en 1995 et s'était désintégrée en plongeant dans la planète en 2003. D'autres engins spatiaux de la Nasa, comme Voyager 1 et 2, Ulysses et New Horizons ont aussi approché la cinquième planète en partant du Soleil.
Mais cette fois-ci, "nous allons aller plus près de Jupiter qu'aucun autre vaisseau spatial", a souligné Scott Bolton cette semaine devant la presse. "Nous serons seulement à 5.000 km au-dessus de la crête des nuages".
"Et nous plongerons également sous les ceintures de radiations (de Jupiter), ce qui est très important pour nous car elles constituent la région la plus dangereuse du système solaire, sauf si l'on voulait aller droit vers le Soleil lui-même", s'est-il réjoui.

Le voyage vers Jupiter ne se fera pas en ligne droite, a expliqué Jan Chodas, directrice du projet Juno au Jet Propulsion Laboratory de la Nasa à Pasadena (Californie).
"Nous la lançons de la Terre en août, nous contournons l'orbite de Mars, nous faisons deux grandes manoeuvres dans l'espace pour la mise à feu des moteurs", a-t-elle énuméré. Ensuite, Juno reviendra frôler la Terre en octobre 2013 avant de cingler vers Jupiter. Arrivée prévue: juillet 2016.
Juno utilisera une série d'instruments, dont certains fournis par l'Italie, la France et la Belgique dans le cadre d'un partenariat avec l'Agence spatiale européenne, pour étudier le fonctionnement de la planète et sonder ses entrailles.
Deux expériences clés consisteront à tenter d'évaluer la quantité d'eau que contient la planète et de déterminer si "elle a un noyau d'éléments lourds en son centre, ou si elle n'est composée que de gaz", a expliqué Scott Bolton.
Les scientifiques cherchent aussi à en savoir plus sur les champs magnétiques de Jupiter et sur sa tache rouge, lieu d'une tempête qui fait rage depuis plus de 300 ans.
Juno s'inscrit dans une série de missions d'étude du système solaire, a souligné Jim Green, directeur de la division de la Nasa consacrée à l'étude des planètes : la mission Grail doit être lancée vers la Lune en septembre, et le Mars Science Laboratory devrait démarrer en novembre.
"Ces missions sont conçues pour répondre à certaines des questions les plus complexes entourant la science des planètes : tout ce qui concerne nos origines et l'évolution du système solaire", a-t-il souligné.

GALILEO

Galileo



Caractéristiques
Organisation NASA
Masse 2380 kg
Lancement 18 octobre 1989
Lanceur Navette spatiale
Fin de mission 21 septembre 2003

Galileo dans le voisinage de Jupiter
Galileo était une sonde spatiale américaine, conçue par la NASA pour l'étude de la planète Jupiter et de ses lunes, lancée le 18 octobre 1989 à partir de la navette spatiale Atlantis. Elle porte le nom de l'astronome italien du xvie siècle Galilée, qui a découvert les quatre lunes les plus visibles de Jupiter, dites lunes galiléennes ou satellites galiléens.
La sonde est arrivée au voisinage de Jupiter le 7 décembre 1995 après un voyage de 6 ans, en s'aidant de la gravitation assistée (voir plus loin), ce qui permit dès le départ d'optimiser sa masse utile, d'autant plus qu'elle fut lancée à partir d'une navette et non du sol. La quantité de carburant ainsi emportée lui permit d'orbiter ensuite 35 fois autour de Jupiter sur 8 ans, beaucoup plus que les 11 orbites prévues à l'origine sur 2 ans, parcourant ainsi 4,6 milliards de kilomètres depuis son départ de la Terre. A chaque orbite, les propulseurs étaient mis en route depuis la Terre, durant un nombre de secondes très précis, pour s'assurer de l'orbite suivante (et donc différente de la précédente) qui allait lui faire survoler telle ou telle lune de Jupiter. La durée d'une telle mission est donc dépendante de la réserve de carburant de la sonde, mais aussi des économies réalisées dans leur usage parcimonieux en s'aidant, de manière optimale, de la gravitation de ces mêmes satellites.
Galileo a permis de prendre 14 000 images, elle a aussi réussi à révéler la présence d'un océan d'eau sous la surface gelée d'Europe, une des lunes galiléennes de Jupiter. D'autres sondes sont déjà passées par Jupiter, par exemple Voyager 1 et Voyager 2, mais Galileo s'y est intéressé de façon beaucoup plus approfondie. Ce fut également sa destination finale : elle a été volontairement désorbitée pour s'y désintégrer le 21 septembre 2003 à 19h49 GMT afin d'éviter le risque d'une contamination d'Europe par des bactéries terrestres. Europe est en effet un des endroits les plus prometteurs pour abriter de la vie extraterrestre dans son grand océan salé sous-glacien.

Le coeur de Jupiter

Le coeur de Jupiter au bout d'un rayon laser

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences

Que se passe-t-il au centre des planètes géantes comme Jupiter et Saturne ? Pour le savoir, un groupe de physiciens américains a entrepris d’utiliser l'un des lasers les plus puissants du monde pour comprimer de l’hélium à des pressions un million de fois supérieure à celle de l’atmosphère terrestre.

Dans son roman 2010 Odyssée deux, Arthur Clarke reprenait en la généralisant une idée avancée par les physiciens Marvin Ross et Francis Ree du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Jupiter et Saturne avaient peut-être un cœur solide en diamant résultant des très hautes pressions régnant dans ces planètes géantes.

Aujourd’hui, un autre groupe de chercheurs du même laboratoire se lance lui aussi à l’assaut de la physique des hautes pressions régnant au cœur des géantes gazeuses, comme celles de notre système solaire ou celles des exoplanètes : les Jupiter chauds.

Jupiter est constitué majoritairement d’hydrogène moléculaire et d’hélium mais, comme l’avait prédit Eugène Wigner en 1935, on sait que l’hydrogène peut devenir métallique dans des conditions de pression et de température similaires à celles régnant au cœur de Jupiter. Le comportement de l’hélium, décrit par ce qu’on appelle son équation d’état dépendant de la température et de la pression, est moins bien connu. On s’attend à ce que ce dernier exhibe des propriétés intermédiaires entre celles d’un matériau condensé et celles d’un plasma.

Figure 1. Un modèle actuel de l'intérieur de Jupiter. Le cœur est sans doute rocheux mais entouré d'hydrogène solide et d'hélium liquide. La température y serait d'au moins 16.000 K au centre, soit plus du double de la température de surface du Soleil. Crédit : Lawrence Livermore National Laboratory
Du point de vue des théoriciens et des expérimentateurs du LLNL, un des laboratoires clé pour la mise au point des armes nucléaires et thermonucléaires américaines, l’exploration de cette physique, proche de celle régnant lors des explosions des bombes A et H, est plus que de la simple curiosité scientifique.

Reste que pour un planétologue ou un physicien du solide, ce qui doit se passer au cœur des géantes est vraiment fascinant. Les matériaux dans ces conditions de température et de pression élevées devraient avoir certaines propriétés rares, comme la superfluidité ou même la supraconductivité à haute température critique. En particulier, le processus de cristallisation de Wigner (les électrons formant un réseau cristallin) devrait s’y produire, le même que celui dont on pense qu’il intervient dans les naines blanches.

Figure 2. Cliquez pour agrandir. Explication dans le texte. Crédit : American Scientist
Dans des expériences précédentes, un échantillon d'hydrogène liquide était placé dans un container. Une explosion mettait en mouvement un piston qui comprimait de l'hydrogène gazeux afin de propulser un projectile à très grande vitesse sur l'échantillon d'hydrogène liquide (voir la figure 2). Une onde de choc se produisait alors dans ce dernier, créant pendant une fraction de seconde les conditions de pressions à l'intérieur de Jupiter, c'est-à-dire 77 Mbars.

Cent gigapascals avec un laser

Jon Eggert, Peter Celliers, Damien Hicks et Gilbert Collins, du LLNL, ont repris le principe de cette expérience en substituant à l'hydrogène liquide de l'hélium comprimé entre deux diamants artificiels. Le projectile, lui, a été remplacé par une impulsion laser, qui possède une force de compression similaire, émise par le laser Omega de l'Université de Rochester, utilisé depuis longtemps dans le cadre de la fusion contrôlée inertielle.

Figure 3. Une vue de l'échantillon d'hélium liquide avant la compression par le laser Omega. Le carré est un capteur en quartz utilisé pour mesurer la pression dans l'échantillon.
Crédit : Lawrence Livermore National Laboratory
Alors que les expériences avec projectile avaient permis de monter à 16 GPa (gigapascals), ici les 100 GPa ont été dépassés. Les chercheurs ont donc pu tester leurs prédictions pour le comportement de l’hélium, dépassant même la pression à l’intérieur de Jupiter. Ils ont découvert qu’à de telles pressions, l’hélium devenait conducteur.

Ils se préparent maintenant à explorer de nouvelles limites de l’équation d’état de l’hélium avec les lasers qui seront bientôt disponibles grâce au National Ignition Facility. Des chercheurs du CEA, en France, du Carnegie Geophysical Institute et de l’Université de Berkeley devraient être associés à cette aventure.

JUPITER ( Planète Gazeuse )

Jupiter


Jupiter est la plus grosse planète du système solaire : elle pourrait contenir 1 300 fois la Terre, et sa masse représente 2 fois ½ celle des 8 autres planètes réunies.
Composée d’hydrogène et d’hélium, Jupiter est une planète essentiellement gazeuse. Son centre pourrait toutefois comporter un petit noyau solide.
Contrairement aux petites planètes du système solaire, elle a conservé son atmosphère primitive. Tourbillons, orages, éclairs, aurores polaires… Sa célèbre tâche rouge témoigne de nombreux phénomènes météorologiques. Contrairement à la Terre, cette activité ne provient pas du Soleil mais probablement de la température interne de Jupiter, atteignant en son centre 30 000 °C.
 

Jupiter, entourée de ses 4 plus grosses lunes : Io (gauche), Europe (centre), Ganymede (en bas au centre), et Callisto (en bas à droite). Crédits : NASA


Les vents forts en surface (jusqu'à 400 km/h), résultat de sa forte vitesse de rotation, donnent à la planète sa structure en bandes colorées, la couleur étant attribuée à la présence de cristaux composés notamment de phosphore, de soufre ou d'azote.

Au centre d'un système planétaire miniature, Jupiter entraîne dans son mouvement un cortège de satellites naturels et de fins anneaux. Invisible depuis la Terre, son système d'anneaux est diffus et transparent. Avec 63 satellites, Jupiter détient un record.
Ils sont cependant très différents, comme en témoignent les 4 plus gros et plus connus : Io dispose d'une activité volcanique, Europe, d'une surface glacée, Ganymède, d'une activité géologique passée, et Callisto, d'un sol criblé de cratères.



Certains autres satellites, de formes irrégulières et de petites dimensions, pourraient être d’anciens astéroïdes capturés par la gravité de Jupiter.

Jupiter est également entourée d’une puissante ceinture de radiations, chargée de particules solaires piégées par le champ magnétique de la planète.
Jupiter
Etymologie : père et maître des Dieux, Jupiter était le Dieu du Ciel, de la Lumière, de la Foudre et du Tonnerre.
Découverte : préhistoire
Signe particulier : Jupiter arbore une tache rouge ovale identifiée depuis plus de 3 siècles : elle correspond à un violent cyclone, représentant 2 fois la taille de la Terre.
Durée typique du voyage aller avec les techniques actuelles : 2 à 6 ans

                                                 Position de Jupiter dans le système solaire



2. L'exploration de Jupiter


Visible à l’œil nu, Jupiter ressemble à une étoile très brillante. Une grande partie des connaissances actuelles provient des différentes sondes spatiales américaines.

Les premières mesures rapprochées sur l’environnement de Jupiter sont ainsi réalisées par Pioneer 10 et 11 en 1973 et 1974. Des images exceptionnelles sont prises à 42 000 km de son atmosphère. En 1979, Voyager 1 et 2 survolent Jupiter à 1 mois d’intervalle et complétent ces observations.

Lancée en 1990, la sonde Ulysses, destinée à explorer le Soleil, se sert de Jupiter pour rebondir vers le Soleil et modifier sa trajectoire. A cette occasion, elle fournit de préciseuses informations sur la magnétosphère et la ceinture de radiations qui l’entourent, complétées par les observations de la sonde CASSINI-HUYGENS. Ses données ont notamment permis de mieux comprendre comment notre propre magnétosphère nous protège des radiations solaires.

 

Galileo, lancé en 1989, est le premier véhicule à orbiter autour d’une géante gazeuse.

La tache rouge de Jupiter, vue par l’orbiteur de la sonde Galileo. Crédits : NASA

Pendant 59 min, une sonde pénètre dans l'atmosphère de Jupiter et effectue des mesures de températures, de pression, analyse la composition chimique, les propriétés des nuages, la lumière du Soleil, l'énergie interne et les éclairs, avant d'être détruite par la pression et la température de l'atmosphère jovienne.

L'orbiteur de Galileo a quant à lui poursuivi l'étude de l'atmosphère, des satellites joviens et de la magnétosphère jusqu'en 2003.




Si vous étiez sur Jupiter...
…vous ne trouveriez pas de sol sur lequel poser le pied
…vous ne pourriez pas respirer l’atmosphère contenant de l’hydrogène, de l’hélium, du méthane et de l’ammoniac
…vous auriez du mal à bouger en raison de la forte gravité
…la pression atmosphérique élevée et la température écraseraient ou feraient fondre tout être vivant ou matériel
…vous subiriez des écarts de températures plus importants que ceux possibles sur Terre selon l’endroit où vous vous trouveriez dans l’atmosphère.

JUPITER

Jupiter est une planète géante gazeuse, la plus grosse planète du système solaire et la cinquième en partant du Soleil (après Mercure, Vénus, la Terre et Mars). Elle doit son nom au dieu romain Jupiter1. Le symbole astronomique de la planète est la représentation de la foudre de Jupiter.

Visible à l'œil nu dans le ciel nocturne, Jupiter est habituellement le quatrième objet le plus brillant (après le Soleil, la Lune et Vénus2 ; parfois Mars apparaît plus lumineuse que Jupiter, et de temps en temps Jupiter apparaît plus lumineuse que Vénus).

Comme sur les autres planètes gazeuses, des vents violents, de près de 600 km/h, parcourent les couches supérieures de la planète. La célèbre et spectaculaire grande tache rouge est une zone de surpression qui est observée au moins depuis le xixe siècle.