Voyage à Jupiter 
Amalthée, la lune de Jupiter
Galeries d’images prises par Voyager
Voyager 2 prend la toute première photo du satellite de Jupiter Adrastea (J14)
Voyage à Jupiter
Une reconstitution spéciale en couleur de l’éruption du volcan Loki sur le satellite jovien Io. La photo a été prise par Voyager 1 à une distance d’environ un demi-million de kilomètres.
AVANT-PROPOS : Peu de missions d’exploration planétaire ont fourni de telles récompenses de perspicacité et de surprise que les survols Voyager de Jupiter. Ceux qui ont eu la chance d’être avec les équipes scientifiques durant ces semaines se souviendront longtemps de l’expérience ; c’était comme être dans le nid de pie d’un navire lors de l’atterrissage et du passage à travers un archipel d’îles étranges. Nous savions que Jupiter serait remarquable, car l’homme l’étudiait depuis des siècles, mais nous étions loin d’être préparés au torrent de nouvelles informations que les Voyageurs renvoyaient sur Terre.
Une partie de l’esprit d’excitation et de connexion est capturée dans ce volume. Son auteur principal était membre de l’équipe d’imagerie. Il n’est pas courant qu’une personne puisse à la fois « faire de la science » à la pointe et présenter une image aussi vivante de l’intérieur d’un moment remarquable de l’histoire de l’exploration spatiale.
INTRODUCTION : Les deux rencontres Voyager avec Jupiter ont été des périodes sans précédent en termes de degré et de diversité de découvertes. Nous nous attendions, bien sûr, à un certain nombre de découvertes car nous n’avions jamais pu étudier en détail les mouvements atmosphériques sur une planète qui est une sphère géante en rotation d’hydrogène et d’hélium, et nous n’avions jamais non plus observé d’objets de la taille d’une planète tels que les satellites joviaux Ganymède et Callisto, qui sont à moitié de glace d’eau. Nous n’avions jamais été aussi proches d’un satellite de la taille de la Lune tel que Io, qui était connu pour disperser du sodium dans tout son voisinage jovien et était censé générer un courant électrique d’un million d’ampères qui, d’une certaine manière, se traduit par des milliards de watts. d’émission radio de Jupiter.
Plus Voyager se rapprochait de Jupiter, plus il devenait évident que la richesse scientifique du système jovien allait largement dépasser même nos attentes les plus optimistes. La prise de conscience croissante parmi les scientifiques du Voyager de la richesse des découvertes est apparente dans leurs commentaires, discussions et rapports tels que racontés par les auteurs dans leurs descriptions des deux rencontres.
Bien que de nombreuses découvertes se soient produites au cours des quelques semaines entourant chaque rencontre, elles étaient, bien sûr, le résultat de plus que ces quelques semaines d’efforts. En fait, la planification a commencé une décennie plus tôt, et l’équipe d’ingénieurs et de scientifiques du Voyager avait conçu, construit et planifié les rencontres pendant sept ans. 
Le vaisseau spatial Pioneer a effectué la première reconnaissance de Jupiter en 1973-1974, fournissant des résultats scientifiques clés sur lesquels Voyager pourrait s’appuyer, et les découvertes d’observations continues au sol ont suggéré des études spécifiques de Voyager. Voyager n’est lui-même que la deuxième phase d’exploration du système jovien. Il sera suivi du programme Galileo, qui sondera directement l’atmosphère de Jupiter et fournira des observations à long terme du système jovien à partir d’un vaisseau spatial en orbite. En attendant,Comme l’illustre clairement ce récit du voyage vers Jupiter, les entreprises scientifiques sont des entreprises humaines ; tout comme Galilée n’aurait pas pu prévoir l’avancement de nos connaissances initié par ses découvertes des quatre lunes joviennes en 1610, nous ne pouvons pas non plus comprendre pleinement l’héritage scientifique que notre exploration de l’espace offre aux générations futures.
LE SYSTÈME JOVIEN – Introduction
Dans le collier de planètes du Soleil, une gemme surpasse de loin les autres : Jupiter. Plus grand que toutes les autres planètes et satellites réunis, Jupiter est un véritable géant. Si des êtres intelligents existent sur des planètes entourant des étoiles proches, il est probable que Jupiter soit le seul membre de notre système planétaire qu’ils puissent détecter. Ils peuvent voir le Soleil vaciller dans son mouvement sur une période de douze ans alors que Jupiter le tourne, tirant d’abord dans un sens, puis dans l’autre avec le puissant effet de sa gravité. 
Si les astronomes de certains mondes lointains mettaient des télescopes en orbite au-dessus de leur atmosphère, ils pourraient même être capables de détecter la lumière solaire réfléchie par Jupiter. Mais toutes les autres planètes, y compris la minuscule Terre discrète, seraient désespérément perdues dans l’éclat de notre étoile, le Soleil.
Jupiter est remarquable parmi les planètes non seulement pour sa taille, mais aussi pour son système de corps en orbite. Avec quinze satellites connus, et probablement plusieurs autres trop petits pour avoir été détectés, il forme une sorte de système solaire miniature. Si nous pouvions comprendre comment le système jovien s’est formé et a évolué, nous pourrions découvrir des indices vitaux sur le début et le destin ultime de l’ensemble du système solaire.
Les peuples anciens du monde entier ont reconnu Jupiter comme l’une des lumières errantes les plus brillantes de leur ciel. Seule Vénus est plus brillante, mais Vénus, toujours une étoile du matin ou du soir, ne règne jamais sur le ciel sombre de minuit comme le fait souvent Jupiter. Dans la mythologie grecque et romaine, la planète était identifiée au plus puissant des dieux et seigneur des cieux – le grec Zeus ; le Jupiter romain.
Comme il sied au roi des cieux, la planète Jupiter se déplace à un rythme lent et majestueux. Il faut douze ans à Jupiter pour effectuer une orbite autour du Soleil. Pendant environ six mois de chaque année, Jupiter brille sur nous depuis le ciel nocturne, plus brillamment et régulièrement que n’importe quelle étoile. À la fin des années 1970, c’était un objet d’hiver, mais en 1980, il dominera le ciel de printemps, devenant une « star » d’été vers 1982.
Premières découvertes : Même vue à travers un petit télescope ou une paire de jumelles, Jupiter ressemble à un monde réel, affichant un disque légèrement rayé tout à fait différent de l’image minuscule et brillante d’une étoile. Il révèle également les membres les plus brillants de sa famille de satellites sous forme de points stellaires répartis le long d’une ligne droite étendue d’est en ouest à travers la planète. Il y a quatre de ces lunes de la taille d’une planète ; avec leurs orbites vues de profil depuis la Terre, ils semblent se déplacer constamment d’avant en arrière, changeant leur configuration d’heure en heure.
En janvier 1610, lors de sa première tentative d’application du télescope nouvellement inventé à l’astronomie, Galilée découvrit les quatre grands satellites de Jupiter. Il a correctement interprété leur mouvement comme étant celui d’objets encerclant Jupiter, établissant la première preuve claire du mouvement céleste autour d’un centre autre que la Terre. La découverte de ces satellites a joué un rôle important dans le soutien de la révolution copernicienne qui a formé la base de l’astronomie moderne.
Quelques décennies plus tard, les satellites de Jupiter ont été utilisés pour effectuer la première mesure de la vitesse de la lumière. Les observateurs qui suivaient leurs mouvements avaient appris que l’horloge du satellite semblait ralentir lorsque Jupiter était loin de la Terre et s’accélérer lorsque les deux planètes étaient plus proches l’une de l’autre. En 1675, l’astronome danois Ole Roemer expliqua que ce changement était dû à la vitesse finie de la lumière : Les satellites ne semblaient fonctionner lentement qu’à de grandes distances parce que la lumière provenant d’eux mettait plus de temps à atteindre la Terre. Connaître le2dimensions des orbites de la Terre et de Jupiter et la quantité de retard (environ quinze minutes), Roemer a pu calculer l’une des constantes les plus fondamentales de l’univers physique – la vitesse de la lumière (environ 300 000 kilomètres par seconde).
Les notes de Galilée résumant ses premières observations des satellites joviaux Io, Europe, Ganymède et Callisto en janvier 1610 ont été rédigées sur un morceau de papier brouillon contenant le brouillon d’une lettre présentant un télescope au Doge de Venise. Ces observations étaient le résultat de la première tentative de Galilée d’appliquer le télescope à la recherche astronomique.
Les quatre grandes lunes de Jupiter sont appelées les satellites galiléens du nom de leur découvreur. Leurs noms individuels – Io, Europe, Ganymède et Callisto – ont été proposés par Simon Marius, un contemporain et rival de Galilée. (Marius a affirmé avoir découvert les satellites quelques semaines avant Galilée, mais les érudits modernes ont tendance à discréditer son affirmation.) Io, Europa, Ganymède et Callisto sont les noms des amoureux du dieu Jupiter dans la mythologie gréco-romaine. Comme Jupiter n’hésitait pas du tout à prendre des amants, il y a assez de tels noms pour les onze autres satellites joviens, ainsi que pour ceux qui restent à découvrir.
Au siècle qui suivit la mort de Galilée, les améliorations apportées aux télescopes permirent de mesurer la taille de Jupiter et de constater qu’il était bombé à l’équateur. Le diamètre équatorial est connu aujourd’hui pour être de 142 800 kilomètres, alors que de pôle à pôle Jupiter ne mesure que 133 500 kilomètres. À titre de comparaison, le diamètre de la Terre est de 12 900 kilomètres, soit seulement environ un dixième de sa taille, et l’aplatissement de la Terre est également beaucoup plus petit (moins d’un pour cent). En mesurant les orbites des satellites et en appliquant les lois du mouvement planétaire découvertes par Johannes Kepler et Isaac Newton, les astronomes ont également pu déterminer la masse totale de Jupiter, soit environ 2 × 10²⁴ tonnes, soit 318 fois la masse de la Terre.Une fois la taille et la masse connues, il est possible de calculer une autre propriété fondamentale d’une planète : sa densité. La densité, qui est la masse divisée par le volume, fournit des indices importants sur la composition et la structure intérieure d’un corps planétaire. La densité de la Terre, un corps composé principalement de matériaux rocheux et métalliques, est de 5,6 fois la densité de l’eau. La masse de Jupiter est 318 fois celle de la Terre ; son volume est 1317 fois celui de la Terre. Ainsi, la densité de Jupiter est sensiblement inférieure à celle de la Terre, s’élevant à 1,34 fois la densité de l’eau. De cette faible densité, il était évident depuis longtemps que Jupiter n’était pas seulement un grand frère de la Terre et des autres planètes rocheuses du système solaire interne. Jupiter est plutôt le prototype des planètes géantes riches en gaz Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Ces planètes géantes doivent,
Jupiter à travers le télescope
Jupiter est un beau spectacle vu à l’œil nu par une nuit claire, mais ce n’est qu’à travers un télescope qu’il commence à révéler sa magnificence. Les caractéristiques les plus importantes sont l’alternance de bandes claires et sombres, parallèles à l’équateur et subtilement ombrées dans des tons de bleu, jaune, marron et orange. Cependant, ces bandes ne sont pas les seules marques visibles de la planète. En 1664, l’astronome anglais Robert Hooke a signalé pour la première fois avoir vu une grande tache ovale sur Jupiter, et des taches supplémentaires ont été notées à mesure que les télescopes s’amélioraient. Lorsque la planète tourne sur son axe, ces points sont transportés à travers le disque et peuvent être utilisés pour mesurer la vitesse de rotation de Jupiter. La planète géante tourne si vite qu’une journée jovienne est moins de la moitié de la durée d’une journée sur Terre, soit en moyenne un peu moins de dix heures.
Au XIXe siècle, des observateurs utilisant des télescopes de plus en plus sophistiqués3capable de voir des détails plus complexes dans la structure de la bande, avec des mèches, des stries et des festons dont l’intensité et la couleur variaient d’une année à l’autre. De plus, les observations ont révélé le fait remarquable que toutes les parties de la planète ne tournent pas avec la même période ; près de l’équateur, la durée apparente d’un jour jovien est plus courte de plusieurs minutes que le jour moyen aux latitudes plus élevées. Il est donc évident que la surface de Jupiter n’est pas solide, et les astronomes se sont rendus compte qu’ils regardaient un kaléidoscope turbulent de nuages changeants.
Bien que le visage de Jupiter change constamment, certaines taches et autres caractéristiques nuageuses survivent pendant des années, bien plus longtemps que les plus grosses tempêtes sur Terre. Le record de longévité revient à la Grande Tache Rouge. Ce gigantesque ovale rouge, plus grand que la planète Terre, a été vu pour la première fois il y a plus de trois siècles. De décennie en décennie, il a changé de taille et de couleur, et pendant près de cinquante ans à la fin du XVIIIe siècle, aucune observation n’a été signalée, mais depuis environ 1840, la Grande Tache Rouge est la caractéristique la plus importante du disque de Jupiter.
Ce n’est qu’au XXe siècle que la composition de l’atmosphère de Jupiter a pu être mesurée. En 1905, les spectres de la planète ont révélé la présence de gaz qui absorbent fortement aux longueurs d’onde rouges et infrarouges ; trente ans plus tard, ceux-ci ont été identifiés comme étant de l’ammoniac et du méthane. Ces deux gaz toxiques sont les composés chimiques les plus simples de l’hydrogène combiné avec de l’azote et du carbone, respectivement. Dans l’atmosphère terrestre, ils ne sont pas stables, car l’oxygène, très actif chimiquement, les détruit. L’existence de méthane et d’ammoniac sur Jupiter a démontré que l’oxygène libre ne pouvait pas être présent et que l’atmosphère était dominée par l’hydrogène, une condition réductrice plutôt qu’oxydante. Par la suite, l’hydrogène a été identifié par spectroscopie. Bien que beaucoup plus abondant que le méthane ou l’ammoniac, l’hydrogène est plus difficile à détecter.
Dans les années 1940 et 1950, l’astronome germano-américain Rupert Wildt a utilisé toutes les données disponibles pour dériver une image de Jupiter qui est encore généralement acceptée. Il a noté que la faible densité totale et la présence observée de composés riches en hydrogène dans l’atmosphère étaient compatibles avec une composition globale similaire à celle du Soleil et des étoiles. Cette « composition cosmique » est dominée par les deux éléments les plus simples, l’hydrogène et l’hélium, qui représentent ensemble près de 99 % de toute la matière de l’univers. Wildt a émis l’hypothèse que les planètes géantes, en raison de leur grande taille, avaient réussi à conserver cette composition primordiale, alors que l’hydrogène et l’hélium s’étaient échappés des planètes intérieures plus petites. 
Il a également utilisé sa connaissance des propriétés de l’hydrogène et de l’hélium pour calculer à quoi pourrait ressembler la structure intérieure de Jupiter, concluant que la planète est principalement liquide ou gazeuse. Wildt a suggéré qu’il y avait probablement un noyau de matière solide profondément à l’intérieur, mais qu’une grande partie de Jupiter est fluide – extrêmement visqueuse et comprimée profondément sous l’atmosphère visible, mais toujours pas solide. L’atmosphère vue d’en haut n’est que la fine couche supérieure d’un océan de gaz de plusieurs milliers de kilomètres d’épaisseur.
Récentes études terrestres de Jupiter : Dans le passé, une grande partie de la recherche planétaire était essentiellement descriptive, composée d’observations visuelles et de photographies. À partir des années 1960, une nouvelle génération de planétaires4les scientifiques ont commencé à appliquer les techniques de l’astrophysique et de la géophysique modernes à l’étude du système solaire. Inspirés en partie par les programmes spatiaux en développement des États-Unis et de l’Union soviétique, les scientifiques ont commencé à poser des questions plus quantitatives : de quoi sont constituées les surfaces et les atmosphères ? Quelles sont les températures et la vitesse du vent ? Quelles sont exactement les quantités des différents éléments et isotopes présents ? Et comment ces nouvelles données peuvent-elles être utilisées pour déduire l’origine et l’évolution des planètes ?
Les principales caractéristiques de Jupiter sont présentées sous forme schématique. La planète est un disque rubané de nuages turbulents ; toutes ses rayures sont parallèles à l’équateur bombé. De grandes régions gris sombre entourent chaque pôle. Des rayures grises ou brunes plus foncées appelées ceintures se mêlent à des rayures jaune-blanc plus claires appelées zones. De nombreuses ceintures et zones sont des éléments permanents qui ont été nommés. Une caractéristique particulièrement remarquable est la Grande Tache Rouge, un ovale énigmatique plus grand que la planète Terre, qui a été vu pour la première fois il y a plus de trois siècles. Au cours des années, la tache a changé de taille et de couleur, et elle a complètement échappé à la détection pendant près de cinquante ans dans les années 1700. Cependant, depuis le milieu du XIXe siècle, la grande tache rouge est la caractéristique la plus importante du visage de Jupiter.
Wildt avait déjà suggéré les gaz de base dans l’atmosphère de Jupiter : principalement l’hydrogène et l’hélium, avec des quantités beaucoup plus faibles d’ammoniac et de méthane. L’azote, le néon, l’argon et la vapeur d’eau n’ont pas été détectés mais sont peut-être également présents. L’abondance d’hélium était particulièrement un problème; bien qu’il soit vraisemblablement le gaz de deuxième rang après l’hydrogène, il n’a pas de caractéristiques spectrales dans la lumière visible et sa présence n’est restée qu’une hypothèse, non confirmée par l’observation.
Bien que la présence d’un gaz puisse généralement être déduite de la spectroscopie, les solides ou les liquides ne peuvent normalement pas être détectés de cette manière. Ainsi, la composition des nuages de Jupiter n’a pas pu être déterminée directement. Cependant, la présence de gaz ammoniac a fourni un indice important. Aux températures attendues dans la haute atmosphère de la planète, le gaz ammoniac doit geler pour former de minuscules cristaux de glace d’ammoniac, tout comme la vapeur d’eau dans l’atmosphère terrestre gèle pour former des cirrus. La plupart des enquêteurs ont convenu que les nuages élevés couvrant une grande partie de Jupiter devaient être des cirrus d’ammoniac. Mais les cristaux d’ammoniac sont blancs, la présence de ce matériau n’explique donc pas les nombreuses couleurs observées sur Jupiter. Des matériaux supplémentaires doivent être présents – peut-être des composés organiques colorés, produits en petites quantités par l’action de la lumière du soleil sur l’atmosphère.
Étant donné que Jupiter est cinq fois plus éloignée du Soleil que la Terre, une zone donnée sur Jupiter ne reçoit qu’environ quatre pour cent de chaleur solaire en plus qu’une zone comparable sur Terre. Ainsi Jupiter est plus froid que la Terre ; même s’il peut faire chaud sous sa couverture de nuages, Jupiter présente un visage glacial.
Le développement d’une nouvelle science, l’astronomie infrarouge, dans les années 1960 a permis de mesurer directement ces basses températures. Dans le cas d’une planète nuageuse comme Jupiter, l’émission infrarouge évidente à différentes longueurs d’onde provient de différentes profondeurs dans l’atmosphère. C’est une propriété générale de toute atmosphère convective mixte que la température varie avec la profondeur; le taux de variation ne dépend que de la composition de l’atmosphère, de la gravité de la planète et de la présence ou de l’absence de matériaux condensables pour former les nuages. Sur Jupiter, il fait environ 1,9°C de plus pour chaque kilomètre de descente dans l’atmosphère. Ainsi, bien que les nuages d’ammoniac soient très froids, un peu au-dessus de -173°C, si l’on descend assez profondément on peut atteindre des températures tout à fait confortables. Avec une variation de 1,9°C par kilomètre,
Pour mesurer l’énergie totale rayonnée par une planète, il est nécessaire d’utiliser le rayonnement infrarouge à des longueurs d’onde plus de cent fois plus longues que les longueurs d’onde de la lumière visible. Même lorsque des détecteurs capables de mesurer un tel rayonnement ont été développés, il était impossible d’observer des sources célestes telles que Jupiter en raison de l’opacité de l’atmosphère terrestre. Même une infime quantité de vapeur d’eau dans notre propre atmosphère peut bloquer notre vision de l’infrarouge à ondes longues. Pour effectuer les mesures requises, il est nécessaire de transporter un télescope à de très hautes altitudes, surtout une fraction de pour cent de la vapeur d’eau incriminée.
En même temps que la source de chaleur interne de Jupiter était révélée avec des télescopes infrarouges aéroportés à ondes longues, une nouvelle découverte était faite à partir d’observations infrarouges à ondes courtes. Les nuages de Jupiter sont trop froids pour émettre un rayonnement thermique détectable à une longueur d’onde de 5 micromètres (environ dix fois la longueur d’onde de la lumière verte). Néanmoins, des images de Jupiter à 5 micromètres ont révélé quelques petites taches où de grandes quantités d’énergie thermique étaient émises. Les sources d’énergie semblaient être des trous ou des ruptures dans les nuages, où il était possible de voir plus profondément dans des régions plus chaudes. La découverte de ces points chauds a ouvert la possibilité de sonder7régions profondes de l’atmosphère jovienne qui étaient auparavant hors de portée de l’investigation directe.
Presque au même moment où la magnétosphère terrestre était découverte par des satellites artificiels, les astronomes trouvaient des preuves suggérant des phénomènes similaires autour de Jupiter. La radioastronomie est une branche de la science qui mesure le rayonnement des corps célestes à des fréquences radio, qui correspondent à des longueurs d’onde beaucoup plus longues que celles de la lumière visible ou infrarouge. Toutes les planètes émettent un faible rayonnement radio thermique, mais à la fin des années 1950, les enquêteurs ont découvert que Jupiter était une source radio à ondes longues beaucoup plus puissante que ce à quoi on pourrait s’attendre pour une planète avec sa température. Ce rayonnement portait la signature de processus de plus haute énergie. Les physiciens avaient vu des émissions similaires produites dans les accélérateurs d’électrons synchrotron, d’énormes machines dans lesquelles les électrons tournent à une vitesse proche de la lumière afin de pouvoir les utiliser pour des expériences de physique nucléaire. Le théoricien russe IS Shklovsky a identifié le rayonnement radio jovien comme résultant également du processus synchrotron, en raison d’électrons en spirale piégés dans le champ magnétique de la planète. D’après l’intensité et le spectre du rayonnement synchrotron observé, il était clair que le champ magnétique de la planète et l’énergie des particules chargées dans ses ceintures de Van Allen étaient beaucoup plus importants que ce n’était le cas pour la Terre.
À l’aide de radiotélescopes de haute sensibilité, les astronomes ont déterminé la force et l’orientation approximatives du champ magnétique de Jupiter. Bien qu’ils n’aient pu mesurer le rayonnement synchrotron qu’à partir des parties les plus profondes de la magnétosphère jovienne, ils ont pu en déduire que le volume total occupé par la magnétosphère était énorme. Si nos yeux étaient sensibles aux émissions magnétosphériques, Jupiter aurait plus de deux fois le diamètre de la pleine lune dans le ciel.
Les quatre satellites galiléens orbitent dans la magnétosphère de Jupiter ; en revanche, notre Lune se situe bien en dehors de la magnétosphère terrestre. Une preuve frappante de l’interaction des satellites et de la magnétosphère a été fournie lorsqu’il a été découvert que le grand satellite le plus interne – Io – affecte en fait les rafales de radio statique produites par Jupiter. Ce n’est que lorsque Io se trouve à certains endroits de son orbite que ces fortes rafales sont détectées. Les théoriciens ont suggéré que les courants électriques circulant entre le satellite et la planète pourraient être responsables de cet effet.
Les Satellites Joviens : Pendant près de trois siècles après leur découverte en 1610, les seules lunes connues de Jupiter étaient les quatre grands satellites galiléens. En 1892, EE Barnard, un astronome américain, a trouvé un cinquième satellite beaucoup plus petit en orbite très proche de la planète, et entre 1904 et 1974, huit satellites supplémentaires ont été trouvés bien en dehors des orbites des satellites galiléens. Les satellites extérieurs sont assez faibles et ne dépassent vraisemblablement pas quelques dizaines de kilomètres de diamètre, et tous ont des orbites beaucoup moins régulières que celles des cinq satellites intérieurs. Quatre d’entre eux tournent dans une direction rétrograde, opposée à celle des satellites intérieurs et de Jupiter lui-même.
En 1975, l’Union astronomique internationale a assumé la responsabilité d’attribuer des noms aux satellites non galiléens de Jupiter. Suivant la tradition, ils ont nommé le satellite intérieur Amalthée pour la chèvre qui a allaité le jeune dieu Jupiter. Les huit autres ont été nommés pour les amoureux de Jupiter : Leda, Himalia, Lysithea, Elara, Ananke, Carme, Pasiphae et Sinope. Pour les satellites non galiléens, la terminaison « e » est réservée aux satellites à orbites rétrogrades ; ceux avec des orbites normales ont des noms qui se terminent par « a ».
Parce qu’ils sont si grands, les satellites galiléens ont attiré le plus l’attention des astronomes. Il y a plus de cinquante ans, de grands télescopes étaient utilisés pour estimer leurs tailles, et une série de mesures minutieuses de leur variation de lumière a montré que tous les quatre gardent toujours la même face pointée vers Jupiter, tout comme notre Lune tourne toujours la même face vers la Terre. De plus, les subtiles perturbations gravitationnelles qu’ils exercent les uns sur les autres ont été utilisées pour déterminer la masse approximative de chacun.
Callisto, le satellite galiléen le plus éloigné, est plus grand que la planète Mercure. Il a également la plus faible réflectivité, ou albédo, des quatre, ce qui suggère que sa surface pourrait être composée d’une roche plutôt sombre et incolore. Callisto met un peu plus de deux semaines pour orbiter une fois autour de Jupiter.
Ganymède, qui ne nécessite que sept jours pour une orbite, est le plus grand satellite du système jovien, étant à peine plus petit que la planète Mars. Son albédo est bien supérieur à celui de Callisto, ou des planètes rocheuses comme Mercure, Mars ou la Lune. En 1971, les astronomes ont mesuré pour la première fois le spectre infrarouge de la lumière solaire réfléchie par Ganymède et ont trouvé les absorptions caractéristiques de la glace d’eau, indiquant que ce satellite est partiellement recouvert de neige ou de glace hautement réfléchissante.
Europe, qui est légèrement plus petite que la Lune, fait le tour de Jupiter en deux fois moins de temps que Ganymède. Sa surface reflète environ soixante pour cent de la lumière solaire incidente et le spectre infrarouge montre des absorptions importantes dues à la glace d’eau ; Europe semble être presque entièrement recouverte de glace. Cependant, sa couleur dans la partie visible et ultraviolette du spectre n’est pas celle de la glace, donc un autre matériau doit également être présent.
Io, le plus interne des satellites galiléens, a la même taille que notre Lune. Il orbite autour de la planète en 42 heures, soit la moitié de la période d’Europe. Comme Europa, il a une réflectivité très élevée, mais, contrairement à Europa, il n’a pas d’absorptions spectrales indicatives de glace d’eau. Avant Voyager, l’identification du matériau de surface sur Io posait un problème majeur aux astronomes planétaires.
Lorsque les tailles et les masses de ces satellites ont été mesurées, les astronomes ont pu calculer leurs densités. Les deux intérieures, Io et Europa, ont toutes deux des densités environ trois fois supérieures à celles de l’eau, à peu près la même que la densité de la Lune ou des roches de la croûte terrestre. Callisto et Ganymède ont des densités deux fois moins importantes, bien trop faibles pour être compatibles avec une composition rocheuse. L’alternative la plus plausible à la roche est une composition qui inclut la glace comme composant majeur. Les calculs ont montré que si ces satellites étaient composés de roche et de glace, des quantités approximativement égales de chacun étaient nécessaires pour tenir compte de la densité mesurée. Ainsi, on pensait que les deux satellites galiléens extérieurs représentaient un nouveau type d’objet du système solaire, aussi gros qu’une des planètes telluriques, mais composé en grande partie de glace.
Les satellites galiléens en orbite autour de Jupiter, ainsi que les satellites extérieurs, constituent un système solaire miniature. Ici, ils sont représentés par rapport à la taille de Mercure et à celle de la Lune. La représentation de leur composition interne et externe est basée sur des modèles théoriques qui ont précédé les survols du Voyager.
En 1973, l’attention des astronomes a été dramatiquement attirée sur Io lorsque Robert Brown9de l’Université de Harvard a détecté la faible lueur jaune du sodium provenant de la région de l’espace qui l’entoure. Il semblait que ce satellite possédait une atmosphère composée de sodium métallique ! Des observations continues montrèrent cependant qu’il ne s’agissait pas d’une atmosphère au sens habituel du terme. Les atomes de gaz n’étaient pas liés gravitationnellement à Io, mais s’en échappaient continuellement pour former un gigantesque nuage enveloppant l’orbite du satellite. Fraser Fanale et Dennis Matson du Caltech Jet Propulsion Laboratory ont suggéré que le bombardement d’Io par des particules à haute énergie des ceintures joviennes de Van Allen faisait tomber des atomes de sodium par un processus appelé pulvérisation, libérant ces atomes et leur permettant de se dilater vers l’extérieur pour former le nuage de sodium observé.
Amalthée, la lune de Jupiter
Amalthée est très rouge
Amalthée a été découverte en 1892 par l’astronome américain Edward Emerson Barnard à l’aide du télescope de 91 cm de l’observatoire Lick. C’est le premier satellite de Jupiter découvert depuis les lunes galiléennes en 1610.
La surface d’Amalthée est très rouge, sa réflectivité augmente avec la longueur d’onde du vert à l’infrarouge.
La période de révolution d’Amalthée est de 12 jours.
La rotation autour de son axe est synchrone, soit 12 jours. Sa surface est cratérisée. Ses cratères sont très grands par rapport à la taille d’Amalthea. L’amalthée est constituée de glace et de débris très poreux. Le cratère de Pan, le plus grand, mesure 100 km de diamètre et est profond d’au moins 8 km. Le cratère, Gaea, mesure 80 km, il est environ deux fois plus profond que Pan. Amalthea a deux montagnes, et Mons Ida Mons Lyctas. Amalthée orbite autour de Jupiter à une distance de 181 000 km. L’orbite d’Amalthée est très proche du bord extérieur de l’anneau Gossamer.
Cet anneau est composé de poussières éjectées du satellite.
Amalthea ne doit pas être confondu avec l’astéroïde (113) Amalthea. Le nom d’Amalthée vient de la nymphe qui nourrit Jupiter.
Amalthée et Métis sur Gossamer
Jupiter est un soleil défaillant, lorsqu’il s’est formé à partir du Soleil, la planète géante a atteint une masse suffisante pour générer des réactions nucléaires (masse = 318 fois la Terre ). Cependant, Jupiter émet plus d’énergie dans l’espace qu’il n’en reçoit du Soleil. En tant que planètes rocheuses (Mercure, Vénus, Terre et Mars), les quatre lunes de Jupiter (Ganymède, Callisto, Io et Europe) se sont formées près d’elle. De petits objets de forme irrégulière ont probablement été capturés pendant ou après la formation des lunes galiléennes.
Amalthée semble s’être formée loin de la chaleur de Jupiter, dans les régions froides du système solaire. Il est possible qu’il s’agisse d’un astéroïde capturé par l’énorme gravité de Jupiter.
Il est très difficile d’observer les petites lunes de Jupiter car elles sont incrustées dans l’immense halo lumineux de la planète géante. Les seules photos publiées d’Amalthea, sont floues.
Les spectres de lumière dans le proche infrarouge des petits satellites intérieurs comme Amalthea, Metis, Thebe et autres, sont similaires à ceux des astéroïdes, c’est-à-dire de type D de longueur d’onde 2,5 micromètres. Une caractéristique d’absorption profonde a été détectée à 3 micromètres dans les spectres du dos d’Amalthea, ce qui correspond à ceux de Callisto non glaciaire et peut être attribuée à des minéraux hydratés. Ces matériaux de surface ne peuvent s’expliquer, si le satellite s’est formé sur son orbite actuelle par accrétion à partir de la nébuleuse circumjovienne. Amalthea, Metis et Thebe peuvent être les restes des blocs de construction, de Jupiter.
Les lunes de Jupiter
Jupiter, la plus grande planète du système solaire est entourée de plus de 60 lunes.
Les premières lunes de Jupiter ont été découvertes en 1610. Galileo Galilei a découvert à cette époque les quatre plus grands satellites jovien du système Io, Europe, Ganymède et Callisto. Ces lunes galiléennes appelées de, ont été les premières à être observées sauf celle de la Terre. Aujourd’hui, grâce aux sondes spatiales, nous avons une vision plus complète du système jovien.
Il s’agit de la série de missions Voyager qui a permis de lever le voile sur le système jovien en découvrant en 1979, Metis, et Thebe Adrastea. Avant l’ère spatiale, les astronomes avaient découvert Amalthea (1892), Himalia (1904), Elara (1905), Pasiphae (1908), Sinope (1914) et Lysithea Carme (1938), Ananke (1951), Leda (1974) et Thémisto (1975.
Entre 1979 et 1999, aucun nouveau satellite de Jupiter n’a été découvert ce n’est que le 6 octobre 1999, que le programme Spacewatch découvre une nouvelle lune à Jupiter, Callirrhoe.
En 2003 on découvre 23 nouveaux satellites, Eukelade, S/2003 J 2, S/2003 J 3, S/2003 J 4, S/2003 J 5, Helice, Aoede, hégémonie, S/2003 J 9, S/2003 J 10, Kallichore, S/2003 J 12, Cyllene, S/2003 J 14 S/2003 J 15 S/2003 J 16 S/2003 J 17 S/2003 J 18 S/2003 J 19 , Carpo, Mneme, Thelxinoe et S /2003 J 23. La plupart des 47 satellites découverts après les années 2000 sont de petites lunes de quelques kilomètres de diamètre, les plus grosses atteignant à peine 9 km.
En 2006, 63 lunes connues de Jupiter, le record du système solaire.
8 juillet 1979, Voyager 2 prend la toute première photo du satellite de Jupiter Adrastea (J14)
Le programme Voyager de la NASA a commencé après qu’il a été découvert qu’un « alignement unique dans une vie » permettrait à un vaisseau spatial de survoler certaines des planètes du système solaire en utilisant leur gravité.
La mission, gérée par le Jet Propulsion Laboratory de Californie, a lancé Voyager 2, le premier de deux engins spatiaux, depuis le Kennedy Space Center en 1977 (photo). Bien que lancé en second, il a été calculé que Voyager 1 atteindrait Jupiter et Saturne en premier, ce qu’il a fait en mars 1979. Voyager 2 a suivi en juillet 1979. Leurs découvertes incluent la découverte d’un certain nombre de nouvelles lunes, avec des preuves d’activité volcanique sur Jupiter. lune Io et la tempête au centre de la tache rouge de Jupiter.
Voyager 1 est passé par Saturne en novembre 1980, Voyager 2 en août 1981. Voyager 2 est devenu le premier vaisseau spatial à voler à proximité de quatre planètes, passant par Uranus en 1986 et Neptune en 1989. Après cela, leurs caméras ont été éteintes pour préserver pouvoir.
En 2004, Voyager 1 a traversé le choc terminal, où les vents solaire et interstellaire se rencontrent avant de devenir le premier objet fabriqué par l’homme à atteindre l’espace interstellaire en 2012. Voyager 2 a suivi et a atteint l’espace interstellaire en 2018.
Galeries d’images prises par Voyager
Les engins spatiaux Voyager 1 et 2 ont exploré Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune avant de commencer leur voyage vers l’espace interstellaire. Vous trouverez ici certaines de ces images emblématiques, notamment « The Pale Blue Dot » – célèbre décrite par Carl Sagan – et quelles sont encore les seules images rapprochées d’Uranus et de Neptune.
https://voyager.jpl.nasa.gov/galleries/images-voyager-took/