Un modèle commun pour comprendre les atmosphères des géantes gazeuses – EMERGIANT

EMERGIANT est un projet de recherche portant sur Jupiter et Saturne, à l'interface de l'astrophysique et des sciences atmosphériques. Ce projet de recherche fondamentale est animé par le désir de mieux connaître le monde dans lequel nous vivons, rejoignant les grands objectifs de l'appel 2017 Défi des autres savoirs de l'ANR. La météorologie de Jupiter et Saturne, les deux géantes gazeuses de notre Système Solaire, est une source permanente d'émerveillement qui inspire de nouveaux défis de recherche. La communauté scientifique débat depuis des décennies des mécanismes qui expliquent, sur ces géantes gazeuses à rotation rapide, les jets en bande (puissants courants atmosphériques à l'échelle planétaire), les tourbillons géants (comme la Grande Tache Rouge de Jupiter qui se maintient depuis des siècles) et les intenses orages convectifs (tels les Grandes Taches Blanches sur Saturne). Certaines différences entre Jupiter et Saturne restent inexpliquées : bien que Saturne reçoive moins d'ensoleillement et génère moins de chaleur interne que Jupiter, son jet équatorial en super-rotation est trois fois plus rapide ; et, contrairement à Jupiter, Saturne possède un remarquable jet circumpolaire de forme parfaitement hexagonale. Nous vivons actuellement un âge d'or pour l'observation des géantes gazeuses, avec une richesse de mesures d'une variété de phénomènes atmosphériques dans la troposphère et la stratosphère de Jupiter - qui font émerger de nouvelles contraintes et questions pour le grand défi de connaissance posé par la météorologie et le climat de Jupiter et Saturne. Nous proposons avec le projet EMERGIANT de recourir à des activités de modélisation numérique atmosphérique sur les outils de calcul intensif français pour opérer un changement de paradigme et passer d'un point de vue phénoménologique imposé par les observations éparses à une connaissance physique complète des atmosphères des géantes gazeuses. Nous comptons ainsi réaliser des simulations dynamiques inédites à l'aide d'un Modèle de Climat Global complet pour les géantes gazeuses, afin de dresser un tableau cohérent de leur météorologie et de leur climatologie. Cette approche permettra non seulement d'obtenir une perspective de planétologie comparée entre Jupiter et Saturne, mais également de progresser sur des questions de dynamique des fluides géophysiques également valables sur Terre : le forçage de jets par les tourbillons via une cascade d'énergie inverse, l'émergence de cyclones et anticyclones, l'impact de la convection humide sur les circulations de grande échelle, et les oscillations stratosphériques telles l'Oscillation Quasi Biennale sur Terre. EMERGIANT permettra au coordinateur scientifique de rassembler une équipe locale à la pointe au Laboratoire de Météorologie Dynamique / Université Pierre et Marie Curie, qui évoluera dans un réseau de collaborations de haut niveau aux échelles nationales, européennes et internationales. Le projet EMERGIANT entend maximiser le retour à la fois des missions spatiales internationales et des moyens de calculs intensifs en France et en Europe. Les résultats des simulations obtenues avec le Modèle de Climat Global EMERGIANT pour les géantes gazeuses sera mis à disposition des communautés scientifiques, des étudiants et du grand public par le biais d'une interface graphique en ligne ouverte à toutes et tous.