L’intérieur

L’atmosphère de Jupiter ne constitue qu’une très petite fraction de la planète, tout comme la peau d’une pomme se compare à son contenu. Parce que rien ne peut être observé directement en dessous de cette mince couche externe, des conclusions indirectes sont tirées des preuves afin de déterminer la composition de l’intérieur de Jupiter.

Les quantités observées avec lesquelles les astronomes peuvent travailler sont la température et la pression atmosphériques, la masse, le rayon, la forme, la vitesse de rotation, le bilan thermique et les perturbations des orbites des satellites et des trajectoires des engins spatiaux. À partir de ceux—ci, on peut calculer l’ellipticité—ou l’écart par rapport à une sphère parfaite-de la planète et son départ d’une forme ellipsoïdale. Ces dernières grandeurs peuvent également être prédites à l’aide de descriptions théoriques, ou de modèles, pour la distribution interne du matériau., De tels modèles peuvent alors être testés par leur accord avec les observations.

La difficulté fondamentale dans la construction d’un modèle qui décrira adéquatement les conditions internes de Jupiter est l’absence de données de laboratoire exhaustives sur les propriétés de l’hydrogène et de l’hélium aux pressions et températures qui existeraient près du centre de cette planète géante. On estime que la température centrale est proche de 25 000 K (44 500 °F, 24 700 °C), ce qui correspond à une source interne de chaleur qui permet à Jupiter de rayonner environ deux fois plus d’énergie qu’elle ne reçoit du Soleil., La pression centrale est de l’ordre de 50-100 millions d’atmosphères (environ 50-100 mégabars). À ces énormes pressions d’hydrogène devrait être dans un état métallique.

Malgré les problèmes posés par l’établissement des propriétés de la matière dans ces conditions extrêmes, la précision des modèles s’est améliorée régulièrement. La conclusion précoce la plus significative de ces études était peut-être la prise de conscience que Jupiter ne peut pas être entièrement composée d’hydrogène; si c’était le cas, elle devrait être considérablement plus grande qu’elle ne l’est pour rendre compte de sa masse., D’autre part, l’hydrogène doit prédominer, constituant au moins 70% de la planète en masse, quelle que soit sa forme—gazeuse, liquide ou solide. La sonde Galileo a mesuré une proportion d’hélium de 24% en masse dans la haute atmosphère de Jupiter, par rapport aux 28% prévus si l’atmosphère avait la même composition que la nébuleuse solaire d’origine., Parce que la planète dans son ensemble devrait avoir cette composition originale, les astronomes ont conclu qu’une partie de l’hélium qui a été dissous dans l’hydrogène fluide à l’intérieur de la planète a précipité hors de la solution et coulé vers le centre de la planète, laissant l’atmosphère appauvrie de ce gaz. Évidemment, il a pris une grande partie du néon avec elle. Ces précipitations persistent alors que la planète continue de se refroidir. Les modèles actuels s’accordent sur une transition de l’hydrogène moléculaire à l’hydrogène métallique à environ un quart de la distance vers le centre de Jupiter., Il convient de souligner qu’il ne s’agit pas d’une transition entre un liquide et un solide mais plutôt entre deux fluides aux propriétés électriques différentes. À l’état métallique, les électrons ne sont plus liés à leurs noyaux, donnant ainsi à l’hydrogène la conductivité d’un métal. Aucune surface solide n’existe dans aucun de ces modèles, bien que la plupart (mais pas tous) des modèles incorporent un noyau dense avec un rayon de 0,03–0,1 celui de Jupiter (0,33–1,1 le rayon de la Terre).

La source de chaleur interne n’a pas été complètement résolu., L’explication actuellement privilégiée invoque une combinaison de la libération progressive de la chaleur primordiale laissée par la formation de la planète et de la libération de l’énergie thermique de la précipitation de gouttelettes d’hélium dans l’intérieur profond de la planète, comme On le sait également sur Saturne. La plus faible abondance d’hélium dans L’atmosphère de Jupiter par rapport au soleil (Voir tableau) appuie cette dernière déduction., Le premier processus est simplement la phase de refroidissement de l ‘ « effondrement” original qui a converti l’énergie potentielle en énergie thermique au moment où la planète a accumulé son complément de gaz de nébuleuse solaire (voir ci-dessous Origine du système jovien).