Le plus grand océan de notre système solaire n'est pas fait d'eau

Imaginez la chose la plus vaste de la planète – les océans. Les chiffres sont difficiles à comprendre: 139 millions de milles carrés d'eau à une profondeur moyenne d'environ 12 000 pieds (ou un peu plus de deux miles). Même essayer de cadrer le plus grand plan d'eau sur Terre d'une manière imaginable est difficile. En 2023, un homme a kayaked à 2 300 miles de la Californie à Hawaï, pas même la moitié de la distance à travers l'océan Pacifique. Cela lui a pris 91 jours.

Et bien que cette échelle étend les limites de ce que notre cerveau peut gérer, il ne se rapproche même pas du plus grand océan du système solaire – le vaste océan de Jupiter d'hydrogène liquide. Sur Terre, l'élément apparaît le plus souvent comme un constituant chimique de l'eau, mais dans les bonnes conditions, l'hydrogène devient carrément bizarre, prenant les propriétés d'un métal et révélant même sa véritable nature quantique.

Jupiter soutient la fascination de notre espèce pour un certain nombre de raisons. C'est incroyablement loin (voici combien de temps il faudrait pour atteindre notre fusée à équipage la plus rapide). Sa grande tache rouge est une tempête de la taille d'une terre qui fait rage depuis des siècles. Il a de magnifiques systèmes météorologiques en forme hexagonale à ses poteaux, et sa lune, Europa, est un si bon candidat pour trouver des océans d'eau liquide au-delà de notre propre planète que nous avons lancé le vaisseau spatial Europa Clipper en 2024 pour parcourir 1,8 milliard de miles au cours de six ans pour découvrir si nos théories sont vraies. Mais tout aussi convaincant est le vaste océan d'hydrogène de la planète, et plus nous en apprenons, plus nous comprenons à quel point les caractéristiques de Jupiter sont étranges et extrêmes.

Jupiter est composé en grande partie d'hydrogène et d'hélium, pas différent du soleil. Bien que les deux soient d'énormes corps célestes, les éléments qui existent sur chaque se comportent très différemment. Le Soleil est essentiellement une sphère super chaude de gaz ionisé sous forme de plasma. Mais sur Jupiter, une fois que vous êtes assez loin sous son atmosphère, les températures et les pressions augmentent tellement que l'hydrogène se déplace dans un liquide supercritique – un état qui se comporte à la fois comme un liquide et un gaz.

Si vous allez encore plus loin, des choses encore plus bizarres commencent à se produire. On pense que à mi-chemin du centre de Jupiter – à environ 8 000 miles sous les nuages ​​que nous voyons à la surface – la pression devient si immense qu'elle brise les liaisons contenant des électrons de l'hydrogène à ses noyaux atomiques, résultant en un liquide qui conduit de l'électricité comme un métal: l'hydrogène métallique liquide. Et bien que l'hydrogène ne soit pas un élément métallique, ces conditions extrêmes l'amènent à prendre les propriétés de une (pensez à une barre fondu de cuivre ou de titane).

Alors, quelle est la taille de cet océan d'hydrogène métallique liquide? Les scientifiques ne sont pas exactement sûrs, mais ils croient que cet océan commence à mi-chemin du cœur de la planète, ce qui signifie qu'il pourrait être des dizaines de milliers de kilomètres de profondeur. Pour mettre cela en perspective, si vous vouliez forer au centre de la terre depuis la surface de notre planète, vous devrez ennuyer un trou à moins de 2 000 miles pour y arriver, ce qui signifie que l'océan hydrogène liquide de Jupiter engloutirait non seulement nos océans, mais toute notre planète et son atmosphère à plusieurs reprises. Loin d'être une simple curiosité scientifique, l'océan du géant du gaz – combiné à la rotation super-rapide de la planète (une seule journée sur Jupiter ne dure que 10 heures) est censé conduire le puissant champ magnétique de la planète.

La pression à des niveaux suffisamment profonde dans Jupiter pour transformer l'hydrogène gazeux en métal liquide est si grande que les scientifiques pensaient que de telles conditions n'étaient présentes que dans les étoiles à neutrons et les nains blancs, certains des environnements les plus extrêmes de la physique. Le principe même empêchant ces corps célestes ultra-denses de s'effondrer sur eux-mêmes, malgré les immenses pressions qu'ils présentent, est la même chose qui permet à l'océan hydrogène liquide de Jupiter de soutenir les milliers de kilomètres de pression dépassant la pression de dégénérescence.

La pression de dégénérescence est un phénomène qui émerge du principe d'exclusion de Pauli, qui indique qu'aucun électrons ne peut avoir le même niveau d'énergie car il est impossible pour eux d'habiter le même état mécanique quantique. Ainsi, même si les liaisons électromagnétiques de l'hydrogène sont brisées sous la pression d'une planète comme Jupiter (ou une étoile mourante), ses parties atomiques de composant ne peuvent être compressées que jusqu'à présent avant de présenter une force qui résiste à être appuyé davantage. Cette force est la base du support structurel qui maintient la couche d'hydrogène métallique de Jupiter.

Donc, la prochaine fois que vous regardez une image des systèmes météorologiques envoûtants de Jupiter, n'oubliez pas que ce qui est caché sous ces bandes de brun, rouge, orange, blanc et bleu, est tout aussi convaincant et étrange. Et maintenant que vous connaissez certaines des grandes façons dont les deux planètes sont différentes, voici quelques façons dont Jupiter et Terre sont réellement similaires.