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Astrophysique: la composition de l’atmosphère de Jupiter peut s'expliquer par sa formation près de la zone de sublimation de la glace amorphe dans la nébuleuse protosolaire! ____¤201904
Une étude, dont les résultats intitulés «Jupiter's Formation in the Vicinity of the Amorphous Ice Snowline» ont été publiés dans la revue The Astrophysical Journal, a permis de développer un modèle qui explique la composition de l’atmosphère de Jupiter en supposant la formation de la planète au voisinage de la zone de sublimation de la glace amorphe dans la nébuleuse protosolaire.
Relevons tout d'abord que «la source des enrichissements en éléments volatils mesurés en 1995» par la sonde Galileo rentrée «dans l’atmosphère de Jupiter fait toujours l’objet de débats», car «mis à part le cas particulier de l’oxygène dont l’abondance a été trouvée appauvrie par rapport au Soleil, les données de la sonde Galileo ont montré que celles de l’argon, du krypton, du xénon, du carbone, de l’azote, du soufre et du phosphore sont toutes enrichies dans l’atmosphère de Jupiter d’un facteur compris entre 2 et 4 fois les valeurs solaires».
Notons ici que «les scénarios classiques de la formation de Jupiter supposent d'abord la formation par accrétion d'un cœur solide constitué d'un mélange de glaces et de roches», qui, lorsqu'il a atteint au bout de plusieurs millions d’années une masse critique, permet «l’effondrement sur lui-même du gaz issu de la nébuleuse protosolaire en un laps de temps très rapide (quelques milliers d’années)».
On supposait qu'au cours de cet effondrement «des planétésimaux ont pu être drainés et se vaporiser dans l'atmosphère du proto-Jupiter, créant ainsi les enrichissements en éléments volatils observés par Galileo». Cependant, ce scénario pose un problème, car «il a été récemment montré que l’accrétion de planétésimaux est impossible dans une planète de la masse de Jupiter en phase de croissance».
Dans ce contexte, l'étude ici présentée démontre qu'il est «possible que le gaz accrété par Jupiter soit préalablement enrichi en éléments volatils dans la nébuleuse protosolaire, lui permettant ainsi de réconcilier les modèles de formation de la planète géante et ses mesures de composition atmosphérique».
Plus précisément, dans ce scénario, «les blocs de construction formés à basse température dans les parties externes de la nébuleuse ont migré vers l'intérieur du disque avant de rencontrer la zone de cristallisation de la glace amorphe» de sorte qu'en traversant cette zone, «les planétésimaux ont subi une transition de phase exothermique (cristallisation de la glace amorphe) qui a entrainé la désorption des molécules volatiles piégées dans leur glace, lesquelles se sont mélangées avec la phase gazeuse de la nébuleuse».
Au bout du compte, «en se formant dans cette région de la nébuleuse», Jupiter a «pu accréter son enveloppe à partir d’un gaz dont la métallicité correspondait déjà à celle observée aujourd’hui par Galileo». Ce scénario peut d'ailleurs s'appliquer «à toutes les géantes gazeuses dont les sur-métallicités peuvent être expliquées par l’accrétion d’un gaz issus du disque et préalablement enrichi en éléments volatils».
Tags : Astrophysique, 2019, The Astrophysical Journal, planétésimaux, Jupiter, krypton, cristallisation, nébuleuse solaire, glace amorphe, Galileo
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