Des aurores 1000 fois plus intenses que sur Terre illuminent Jupiter : mais d’où vient une telle puissance ?

Les aurores, qu’elles soient boréales ou australes, ne sont pas exclusives à la Terre. En réalité, celles de Jupiter sont des centaines de fois plus brillantes. Voyons en quoi consiste ce phénomène spectaculaire et pourquoi il est différent sur Jupiter par rapport à la Terre.

Les aurores de Jupiter sont jusqu'à des centaines de fois plus intenses que sur Terre. Crédit : NASA

Les aurores qui illuminent les hautes latitudes de la Terre - dans les hémisphères nord et sud - ne sont pas propres à notre planète. En fait, l'endroit où les aurores les plus intenses sont générées dans le système solaire n'est pas la Terre, mais Jupiter !

Ces lumières joviennes sont des centaines de fois plus puissantes que les nôtres. Mais pourquoi cette différence ? Voyons comment naît cet impressionnant spectacle cosmique.

Que sont les aurores ?

Les aurores naissent lorsque des particules très énergétiques - provenant du vent solaire - heurtent les molécules et les atomes de l'atmosphère d'une planète. Sur Terre, ces atomes sont principalement constitués d'azote et d'oxygène. Lors de la collision, les particules transfèrent leur énergie aux électrons de ces atomes, les portant à des niveaux d'énergie plus élevés.

Mais cet état excité est de courte durée : en quelques nanosecondes ou microsecondes, les électrons reviennent à leur niveau d'origine, libérant l'énergie excédentaire sous forme de lumière. C'est cette lumière, de couleur différente selon le type de molécule, que l'on voit dans le ciel sous forme d'aurores.

Les aurores sont un phénomène produit par la désexcitation des molécules et des atomes de l'atmosphère, précédemment excités par des particules énergétiques provenant de l'espace.

Par exemple, dans l'atmosphère terrestre, l'oxygène, lorsqu'il est désexcité, émet généralement de la lumière verte et rouge, tandis que l'azote émet de la lumière bleue, violette et rose, qui sont les couleurs que nous observons lors des aurores.

Émission de particules lors d'une éruption d'un des volcans de la lune Io. Ces particules, qui échappent à la gravité, contribuent à la formation d'aurores sur Jupiter. Crédit : NASA/JPL/Université d'Arizona

D'où viennent ces particules énergétiques ?

La principale source de particules énergétiques est le Soleil. Il souffle continuellement son vent, composé de particules chargées électriquement et hautement énergétiques, à travers le système solaire.

Lorsque ce vent de particules arrive à proximité de planètes dotées d'un champ magnétique, et donc d'une magnétosphère, les particules électriques sont capturées par le champ magnétique et déviées à très grande vitesse vers les pôles.

C'est là que se produit la collision avec les molécules et les atomes de l'atmosphère et que se produit le phénomène de l'aurore.

Les aurores sont produites par des particules électriques du vent solaire capturées par la magnétosphère de la planète et déviées vers les pôles, où elles entrent en collision avec les atomes et les molécules de l'atmosphère, produisant l'effet visuel que l'on connaît.

Lors de certains événements, tels que les éruptions solaires et les éjections de masse coronale, plus la densité du flux de vent solaire est élevée, plus les aurores sont intenses.

Les planètes telles que la Terre, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune ont un champ magnétique dont les lignes de force émergent d'un pôle et plongent à l'autre pôle. Cette topologie du champ magnétique est dite dipolaire. C'est pourquoi les particules du vent solaire, une fois capturées par le champ magnétique, sont accélérées par les lignes de force vers les pôles, où apparaissent les aurores.

Si le mécanisme de génération des aurores est le même, pourquoi les aurores de Jupiter sont-elles plus intenses ?

Pourquoi les aurores de Jupiter sont-elles beaucoup plus intenses ?

Jupiter, le géant de notre système solaire, possède un champ magnétique jusqu'à 20 000 fois plus puissant que celui de la Terre.

Ainsi, bien que plus éloignée du Soleil, elle parvient à capter davantage de particules du vent solaire et à les accélérer à des vitesses incroyables contre les molécules de son atmosphère, les excitant et produisant des aurores très intenses.

Séquence de trois images prises par James Webb avec sa NIRcam. Les aurores sont les structures visibles à l'intérieur de l'anneau lumineux de l'atmosphère de Jupiter et évoluent d'une image à l'autre en moins d'une heure. Crédit : NASA, ESA, CSA, Jonathan Nichols (Université de Leicester), Mahdi Zamani (ESA/Webb)

Et ce n’est pas tout : en plus des particules électriques du vent solaire, Jupiter possède une source d’ions toute proche, son satellite Io. Les volcans d’Io émettent des particules qui, étonnamment, échappent à la gravité d’Io et entrent en orbite autour de Jupiter. Il y a donc une double source de particules chargées (Io et le Soleil), ce qui explique des aurores des centaines de fois plus brillantes que sur Terre.

Le jour de Noël 2023, le télescope James Webb a pris deux images consécutives de la planète Jupiter. Sur ces images, on peut observer la présence d'aurores très brillantes qui évoluent dans le temps. En particulier, l'émission de lumière du cation hydrogène (H3+) s'est révélée beaucoup plus variable (sur des échelles de temps de l'ordre de la seconde) qu'on ne le pensait auparavant.

Un champ magnétique des milliers de fois plus intense et une double source de particules rendent les aurores joviennes des centaines de fois plus intenses que celles de la Terre.

De plus, Jupiter a été observée simultanément par le télescope Hubble, dans le domaine visible-ultraviolet, fournissant des images très différentes des mêmes aurores. En fait, il n'y a aucune trace des aurores les plus brillantes dans les images Hubble de James Webb.

Il reste encore beaucoup à découvrir sur les aurores joviennes. D'autres études, qui seront également menées avec la sonde Juno et les futures sondes Juice, toujours en route vers Jupiter, permettront de trouver la bonne interprétation.

Référence de l'article :

"Aurora infrarroja dinámica en Júpiter", Nichols, JD, King, ORT, Clarke, JT et al. Nacional. Común. 16, 3907 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58984-z