Une force mystérieuse accélère la sonde Juno autour de Jupiter

La sonde américaine Juno autour de Jupiter (illustration). © Nasa
Que se passe-t-il autour de Jupiter ? En orbite autour de la planète géante depuis le 4 juillet 2016, la sonde Juno semble subir une accélération anormale à chacun de ses passages à 4200 km au-dessus des nuages joviens. Un comportement qui résiste pour le moment à toutes les explications.

Certains y voient déjà la manifestation d’une nouvelle physique, une porte entrebâillée vers la théorie si attendue qui dépassera la relativité générale d’Einstein. D’autres sont convaincus que les lois de la physique actuelle suffisent amplement à résoudre le mystère, même si nous n’avons pas encore été assez imaginatifs pour découvrir comment. D’autres enfin attendent de nouvelles données pour se faire un avis. Mais pour tous, la question demeure : que se passe-t-il autour de Jupiter ?

Depuis que Juno tourne autour de la planète géante le 4 juillet 2016, sur une orbite très elliptique, la sonde américaine semble subir une légère accélération à chacun de ses survols. La vitesse à laquelle elle émerge de son passage à seulement 4200 km des nuages de Jupiter est systématiquement plus élevée que ce que prévoient les calculs d’orbite. Bien sûr, la différence est faible et ne met aucunement la sonde en péril — elle s’écarte de sa trajectoire de quelques dizaines de kilomètres tout au plus. Il n’empêche : la navigation interplanétaire étant connue pour son extrême précision, cet écart provoqué par une accélération supplémentaire de moins d’un demi-millième de g demande une explication. D’autant que le comportement de cette accélération est étrange puisqu’elle s’exerce surtout 15 minutes avant et 15 minutes après le survol, et disparaît totalement après 3 heures...

Plusieurs sondes concernées

« Ce n’est pas la première fois que nous sommes confrontés au comportement imprévu d’une sonde lors du survol rapproché d’une planète », explique Luis Acedo, de l’université polytechnique de Valence (Espagne). En 1990 déjà, lors de son survol de la Terre pour assistance gravitationnelle, la sonde Galileo avait obtenu un gain en vitesse de 4 mm/s de plus que prévu. L’assistance gravitationnelle, imaginée au début des années 1960, consiste à faire passer une sonde au plus près d’une planète, lui permettant d’utiliser sa force gravitationnelle comme fronde et ainsi de gagner de l’énergie et de la vitesse. La manœuvre est aussi utilisée depuis 1976 pour tester notre théorie de la gravitation, la relativité générale. « D’autres anomalies ont été observées à l’occasion de survols de la Terre par les sondes Near (janvier 1998), Cassini (août 1999) et Rosetta (mars 2005) », reprend Luis Acedo.

Selon le physicien, qui a passé en revue toutes les causes possibles, ces anomalies ne peuvent être attribuées ni à des erreurs de mesure, ni à notre connaissance imparfaite du champ gravitationnel de la Terre (en réalité, même l’effet sur une sonde du déplacement des masses océaniques peut être estimé !), ni à la friction de l’atmosphère terrestre, et pas plus à un effet du rayonnement de la Terre. Faut-il pour autant en déduire, comme cela a déjà été proposé, que les sondes interagissent avec un halo de matière noire qui entourerait la Terre ? Ou que la loi de la gravitation doit être modifiée ? Ou encore que la vitesse de la lumière est différente selon la direction dans laquelle elle se propage ?

La face cachée des sondes

Trevor Morley était l’un des navigateurs interplanétaires de l’Agence spatiale européenne lors du survol de la Terre par Rosetta en 2005. Il tente une explication plus simple : « L’anomalie intéresse les chercheurs en quête d’indice d’une “nouvelle physique”, mais selon moi la poussée supplémentaire expérimentée par Rosetta a simplement été provoquée par un dégazage de vapeur d’eau piégée à sa surface. Rosetta, comme Mars Express et Venus Express, a été conçue de telle manière que, la plupart du temps, deux de ces faces ne sont jamais exposées au Soleil, ou alors très rarement et de manière rasante.

Pour ces trois missions, à chaque fois que ces faces cachées se sont retrouvées un tant soit peu exposées à la lumière, nous avons observé des indices convaincants de dégazage, trahis par une augmentation de vitesse de quelques millimètres par seconde. Lors du survol de la Terre, ces faces cachées au Soleil faisaient face à notre planète. Elles se sont retrouvées éclairées et donc réchauffées par elle et cela a pu provoquer un dégazage, donc une petite poussée. » Après son premier survol de la Terre, la vitesse de Rosetta était 1,8 mm/s plus importante que prévu. Le fait qu’aucune anomalie n’ait été observée lors de son deuxième puis son troisième survol de la Terre pourrait s’expliquer par le fait qu’il n’y avait plus de glace à sa surface lors de ces passages.

L’anomalie de Pioneer

L’explication est d’autant plus séduisante qu’elle rappelle un autre mystère, qui a occupé pendant quinze ans ingénieurs et physiciens théoriciens avant de trouver sa solution : l’anomalie de Pioneer. Pendant des années, les chercheurs se sont demandé pourquoi les sondes Pioneer 10 et Pioneer 11, lancées au début des années 1970, s’éloignaient du Soleil en semblant quelque peu freinées par une force inconnue. Longtemps envisagée comme une possible brèche dans la théorie d’Einstein, cette force supplémentaire serait en réalité due à un dégagement de chaleur par les générateurs thermoélectriques des sondes — dirigé dans une direction plutôt qu’une autre à cause de la structure même de l’engin ! Les ingénieurs l’ont compris lorsqu’ils ont remarqué que l’anomalie diminuait dans les mêmes proportions que la décroissance radioactive du plutonium 238 embarqué à bord...

Mais Juno ne possède pas de plutonium 238. Et surtout, explique Luis Acedo, la poussée ressentie par la sonde autour de Jupiter est 10 fois supérieure à celle que ces congénères ont expérimenté au survol de la Terre. Autrement dit, pour le physicien espagnol, l’hypothèse d’un dégazage de glace ne tient pas. Et comme l’attraction des satellites de Jupiter n’est pas non plus en cause, pas plus que le champ magnétique de la planète, son atmosphère, son albédo, le vent solaire ou la charge électrique de la sonde... Que reste-t-il ? « Il semblerait que cette force anormale qui s’exerce sur les sondes décroisse très rapidement avec la distance de survol, et aussi qu’elle soit proportionnelle au rapport entre la vitesse de la sonde et la vitesse de la lumière. Ce n’est pas quelque chose que la relativité générale prédit » répond le physicien, énigmatique.

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