La géante gazeuse Jupiter posséderait un manteau d'hydrogène métallique. Cette phase de l'hydrogène est hypothétique et aurait des propriétés physiques très particulières. Elle se formerait sous une pression immense que les scientifiques essaient de reproduire en laboratoire sur Terre, sans y être parvenus de manière certaine.
Cette composition pourrait notamment expliquer l'importance du champ magnétique jovien, l'hydrogène métallique étant supposé être supraconducteur.
Commentaires préférés (3)
L'existence de l'hydrogène métallique a été prédite dès 1935 grâce à la physique quantique. Harvard affirme en avoir produit en 2016.
Il ne faut surtout pas comprendre le terme "manteau métallique" comme une couche externe sur laquelle on pourrait poser une sonde. Il s'agit d'une couche interne liquide.
En effet, le vocabulaire des physiciens et des géologues n'a pas toujours le sens courant.
Le problème n'est pas d'y aller bien que ça prenne beaucoup de temps, c'est surtout que son atmosphère est très hostile et les sondes ne survivrait pas longtemps à son contact. En 2016 la sonde Junon, lancé en 2011, est arrivé en orbite de Jupiter et elle doit étudier son atmosphère mais elle ne va pas rentrer dedans elle va rester en orbite.
C'est une bonne question. Effectivement, Jupiter est loin mais pas trop loin pour y envoyer une sonde du moment qu'on est prêts à attendre un peu qu'elles arrivent. Énergétiquement, c'est même plus dur de se placer en orbite terrestre depuis le sol Terrien que d'aller de cette orbite faire un petit coucou à Jupiter. On l'a donc fait avec plusieurs sondes qui ont aussi exploré certains de ses satellites, Jupiter étant le centre d'un véritable système avec 67 satellites répertoriés... Cependant l'atmosphère de Jupiter est trop hostile pour qu'on puisse y descendre un quelconque appareil. Pour arriver aux profondeurs où il y aurait de l'hydrogène métallique il faudrait résister à 5 millions de fois la pression atmosphérique sur terre. En comparaison la fosse des Mariannes n'a en son plus profond qu'une pression 1000 fois plus forte qu'à la surface. Une promenade de santé.
Mais les scientifiques ont tout un tas de moyens d'observer les choses à distance. On a une bonne idée de la composition de la Terre entière sans y être descendus à plus de 12km... On peut notamment utiliser des sismographes et étudier les ondes qui la traversent mais les satellites ont leur utilité aussi : mesurer le champ magnétique, le champ gravitationnel et ses variations locales... Et même "regarder" dans une gamme bien plus grande que les couleurs visibles par l'oeil humain : infrarouges, ultra-violets, gamma... Ce qui nous permet même de spéculer sur les éventuelles atmosphères d'exo-planètes à plusieurs années-lumière de distance, car certains composés émettent des radiations identifiables même à distance.
On sait ainsi assez facilement que Jupiter est constituée majoritairement d'hydrogène au vu de sa densité, qui peut se déduire aussi facilement en observant son influence sur les autres corps qui l'entourent. Il n'est donc même pas nécessaire de s'y rendre pour estimer sa masse ou sa composition.
Mais comme beaucoup de commentaires l'ont fait remarquer, l'état métallique de l'hydrogène n'est pour l'instant qu'une prédiction de la physique quantique. Cependant ce modèle collerait plutôt bien pour expliquer le gargantuesque champ magnétique de Jupiter, puisqu'un matériau supraconducteur en de telles quantités serait tout à fait apte générer les intensités qu'on a pu observer, d'abord par ses émissions qui nous parviennent puis grâce à la sonde Pioneer.
Donc loin ne veut pas forcément dire inaccessible, mais bien sur malgré l'immense défi technique il est sans doute infiniment plus facile d'en produire en labo que d'aller en chercher à travers le gigantesque enfer spatial qu'est l'intérieur de Jupiter.
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L'existence de l'hydrogène métallique a été prédite dès 1935 grâce à la physique quantique. Harvard affirme en avoir produit en 2016.
Il ne faut surtout pas comprendre le terme "manteau métallique" comme une couche externe sur laquelle on pourrait poser une sonde. Il s'agit d'une couche interne liquide.
En effet, le vocabulaire des physiciens et des géologues n'a pas toujours le sens courant.
Si j'ai bien compris c'est du fer d'eau ? Incroyable qu'on puisse arriver à faire ça avec de l'eau
Non, pas du tout. Il n'y est pas question d'oxygène, mais d'un comportement particulier de l'atome d'hydrogène, qui bien qu'il soit placé en haut de la colonne des métaux alcalins, ne se comporte pas comme eux dans des conditions ordinaires.
Sous d'énormes pressions, les électrons de l'hydrogène deviennent libres.
Harvard a affirmé l'avoir recréé en labo, mais ils ont eu toutes les peines du monde à le justifier. Il en est resté comme un effet d'annonce, donc jusqu'à preuve (tangible) du contraire, il semblerait que personne n'ai encore réussi à recréer de l'hydrogène métallique.
Il y a effectivement un doute dans la communauté scientifique, c'est pour cela que j'ai écrit "affirme avoir produit" et non "a produit". Mais la physique quantique prédit une fusion des orbitales, donc on y arrivera bien un jour.
Comment les scientifiques arrivent -t'ils à savoir ça ? Jupiter est si loin qu'ils nous seraient impossible d'entrer dans son atmosphère je me trompe ?
Le problème n'est pas d'y aller bien que ça prenne beaucoup de temps, c'est surtout que son atmosphère est très hostile et les sondes ne survivrait pas longtemps à son contact. En 2016 la sonde Junon, lancé en 2011, est arrivé en orbite de Jupiter et elle doit étudier son atmosphère mais elle ne va pas rentrer dedans elle va rester en orbite.
Mais c'est quoi de l'hydrogène métallique? C'est quoi un métal? J'ai cru comprendre qu'un métal c'est un truc que si on le fissionne, on produit pas d'énergie, et que si on le fusionne, on produit pas d'énergie non plus. Bref je crois que j'ai pas compris grand'chose! Aidez-moi à me couchez moins teubê les gars (enfin à me lever, j'en suis au petit-déj')!
Bonne question.
On en sait beaucoup sur Jupiter, d'observations terrestres et de sondes envoyées à son voisinage ou même satellisées. De la composition chimique externe, très bien connue, de sa météorologie, de son champ magnétique quatorze fois plus intense que celui de la terre, de la connaissance de la composition du nuage qui est devenu le système solaire (Jupiter est en fait une étoile ratée, pas assez massive pour déclencher une réaction de fusion, et heureusement pour nous), de la physique quantique qui permet de décrire les comportements sub-microscopiques, on peut déduire des modèles de la structure interne de Jupiter.
Mais il ne s'agit que de modèles vraisemblables, pas de certitudes.
Il n'y a pas de rapport avec fusion ni fission.
L'atome d'hydrogène est constitué d'un proton et d'un électron; il ne peut exister qu'isolé, car en présence d'un autre les deux orbitales coalescent et donnent le dihydrogène, stable, que l'on connaît bien.
Maintenant, soumis à des pressions colossales, plusieurs centaines de GPa (des millions de fois celle de l'atmosphère), les atomes "dégénérent" et mettent tous leur électrons en commun, du moins on le suppose. Ce qui est le propre d'un métal conducteur.
Alors que l'hydrogène ne l'est pas. Et il se comporte de façon différente des éléments de sa colonne: du sodium combiné à du chlore, cela donne un sel (d'où le nom de colonne des alcalins), tandis que l'hydrogène et du chlore donnent un acide.
En essayant de résumer, les métaux forment une catégorie dans la table de Mendeleev. Et l'hydrogène n'en fait pas partie. Il existe certaines propriétés communes à tous les métaux, notamment leur conductivité électromagnétique, mais sous certaines conditions, l'hydrogène peut se comporter de la même façon que les métaux. Par exemple, quand il est sous haute pression, comme c'est supposément le cas dans le manteau inférieur de Jupiter. Reste que sur Terre, on a à peine la technologie pour savoir recréer cet hydrogène métallique.
Oui. Rectification d'un lapsus: conductivité électrique.
Comme le champ magnétique est très fort, et que Jupiter est essentiellement composée d'hydrogène pour autant que l'on sache, le manteau interne (et non: inférieur) doit être de l'hydrogène métallique.
C'est une bonne question. Effectivement, Jupiter est loin mais pas trop loin pour y envoyer une sonde du moment qu'on est prêts à attendre un peu qu'elles arrivent. Énergétiquement, c'est même plus dur de se placer en orbite terrestre depuis le sol Terrien que d'aller de cette orbite faire un petit coucou à Jupiter. On l'a donc fait avec plusieurs sondes qui ont aussi exploré certains de ses satellites, Jupiter étant le centre d'un véritable système avec 67 satellites répertoriés... Cependant l'atmosphère de Jupiter est trop hostile pour qu'on puisse y descendre un quelconque appareil. Pour arriver aux profondeurs où il y aurait de l'hydrogène métallique il faudrait résister à 5 millions de fois la pression atmosphérique sur terre. En comparaison la fosse des Mariannes n'a en son plus profond qu'une pression 1000 fois plus forte qu'à la surface. Une promenade de santé.
Mais les scientifiques ont tout un tas de moyens d'observer les choses à distance. On a une bonne idée de la composition de la Terre entière sans y être descendus à plus de 12km... On peut notamment utiliser des sismographes et étudier les ondes qui la traversent mais les satellites ont leur utilité aussi : mesurer le champ magnétique, le champ gravitationnel et ses variations locales... Et même "regarder" dans une gamme bien plus grande que les couleurs visibles par l'oeil humain : infrarouges, ultra-violets, gamma... Ce qui nous permet même de spéculer sur les éventuelles atmosphères d'exo-planètes à plusieurs années-lumière de distance, car certains composés émettent des radiations identifiables même à distance.
On sait ainsi assez facilement que Jupiter est constituée majoritairement d'hydrogène au vu de sa densité, qui peut se déduire aussi facilement en observant son influence sur les autres corps qui l'entourent. Il n'est donc même pas nécessaire de s'y rendre pour estimer sa masse ou sa composition.
Mais comme beaucoup de commentaires l'ont fait remarquer, l'état métallique de l'hydrogène n'est pour l'instant qu'une prédiction de la physique quantique. Cependant ce modèle collerait plutôt bien pour expliquer le gargantuesque champ magnétique de Jupiter, puisqu'un matériau supraconducteur en de telles quantités serait tout à fait apte générer les intensités qu'on a pu observer, d'abord par ses émissions qui nous parviennent puis grâce à la sonde Pioneer.
Donc loin ne veut pas forcément dire inaccessible, mais bien sur malgré l'immense défi technique il est sans doute infiniment plus facile d'en produire en labo que d'aller en chercher à travers le gigantesque enfer spatial qu'est l'intérieur de Jupiter.
C'est cool si l'on arrive à produire cela mais ca va servir à quoi ? Parce que c'est quand même ça la vraie question.
Hydrogène métallique, que c'est pas beau à lire pour un chimiste
En effet aucun appareil ne résisterait aux pressions colossales qui règnent à cette profondeur de la planète, c'est même le principe de l'hydrogène métallique : si même les atomes d'hydrogène sont tellement écrabouillés par la gravité qu'ils changent de propriétés, tout ce qu'on pourrait y introduire pour mesurer subira le même sort. C'est pourquoi, pour analyser un corps céleste, à défaut de mesurer sur place, on peut utiliser les rayonnements qui s'en échappent (lumière visible, infrarouge, ultraviolet, ondes radio, rayons X, particules, etc.) et observer son influence sur les autres corps célestes (gravitation, magnétisme, etc.).
Dans l'immédiat, à peut-être produire des supra-conducteurs à température ambiante et des super-carburants propres. Mais on trouverait probablement vite bien mieux. Sans l'effet transistor, d'abord curiosité de laboratoire, il n'y aurait ni ordinateur compact, ni Internet, ni GPS, ni, bien pire, console de jeux.
On n'en saura jamais assez des propriétés de l'hydrogène, et de la liaison hydrogène, qui permettent de comprendre depuis les propriétés extraordinaires de l'eau, tellement importantes pour la vie et le climat, à la formation des protéines et la duplication de l'ADN.
Les dépenses accordées aux chercheurs en ce domaine sont certainement bien placées, même si le succès n'est pas assuré, à côté de celles consacrées à la fabrication de bombes H.
Je n'ai pas bien compris.
Quelle particule, fermion ou boson, pourrait-elle s'échapper de l'hydrogène métallique? En particulier quel photon pourrait provenir du saut d'un électron qui n'a même plus une place où se reposer chez soi?
Merci de m'éclairer.
En effet tu sembles n'avoir rien compris, mais je pense que tu le fais exprès et que c'est un moyen ironique de prétendre que mes explications seraient fausses. Alors si tu prends la peine de les relire, tu pourras facilement constater que ce sont des indications générales sur les méthodes d'analyse d'un corps céleste (en réponse à une question posée plus haut) et pas seulement dans le cas de Jupiter et de son supposé hydrogène métallique... On comprend facilement avec un peu de bonne volonté qu'on ne peut pas appliquer toutes les méthodes dans tous les cas. Dans le cas de l'hydrogène métallique de Jupiter comme il serait caché sous une épaisse couche opaque et qu'il n'émet pas d'ondes radio ou de rayons X, c'est notamment la masse (déduite de l'étude des effets de la la gravitation) et le magnétisme qui ont conduit à supposer son existence.
J'ai pris la peine de relire, et le "C'est pourquoi" m'a semblé et me semble toujours une liaison, une déduction entre les deux énoncés. Je comprends encore moins le second commentaire: si l'hydrogène métallique n'émet ni particule ni onde électro-magnétique, peu importerait qu'il fût caché par une couche opaque, qui selon les modèles n'existe pas puisque formée d'hélium, de néon, et d'hygrogène liquide ou gazeux donc "transparente".