L’hydrogène métallique est la clé pour comprendre Jupiter
L’hydrogène métallique, une phase de l’hydrogène qui apparaît sous des pressions extrêmes, pourrait détenir des réponses sur la structure interne de Jupiter. Des recherches récentes montrent que cette phase pourrait jouer un rôle crucial dans la formation du champ magnétique intense de la planète.
L’hydrogène est l’élément le plus simple et le plus abondant dans l’Univers, composé d’un proton et d’un électron. Sous des conditions normales, il se présente sous forme de dihydrogène (H₂), un gaz incolore et inodore. En abaissant la température en dessous de 20 kelvins, l’hydrogène devient liquide, puis solide à 14 kelvins. Cependant, c’est en augmentant la pression que l’hydrogène peut se transformer en une phase métallique, caractérisée par des électrons délocalisés qui permettent la conduction électrique.
Des travaux théoriques menés par Eugene Wigner et Hillard Bell Huntington en 1935 ont suggéré que cette transition se produisait autour de 25 gigapascals. Toutefois, les conditions nécessaires pour explorer cette phase n’étaient pas accessibles aux dispositifs expérimentaux de l’époque. Ce n’est qu’avec l’avènement des enclumes à diamant dans les années 1960 que des pressions de 400 à 500 gigapascals ont pu être atteintes, conditions nécessaires pour observer l’hydrogène métallique.
En 2020, une étude réalisée par Paul Loubeyre et ses collègues a confirmé que l’hydrogène solide devenait métallique au-delà de 425 gigapascals, une avancée significative dans la compréhension de cette phase. Cette découverte est d’une importance particulière pour les planétologues, car Jupiter, constituée à plus de 90 % d’hydrogène, pourrait avoir un noyau métallique qui contribue à son champ magnétique.
Les conditions à l’intérieur de Jupiter, estimées à environ 7 000 gigapascals, suggèrent que l’hydrogène y est sous forme liquide métallique, un fluide supercritique. Ce fluide pourrait expliquer les mouvements convectifs nécessaires à la génération de son champ magnétique, similaire à celui créé par le noyau de fer liquide sur Terre.
La recherche sur l’hydrogène métallique est également cruciale pour des applications terrestres, notamment dans le domaine de la fusion inertielle. Des expériences au National Ignition Facility (NIF) montrent que l’hydrogène métallique est impliqué dans les processus de fusion nucléaire, ce qui pourrait avoir des implications significatives pour l’énergie de demain.
En somme, l’hydrogène métallique est un sujet de recherche prometteur qui pourrait non seulement éclairer notre compréhension de Jupiter, mais aussi des avancées technologiques dans le domaine de l’énergie.
Source : Pour la Science, d’après J. M. McMahon et al., Reviews of Modern Physics, 2025
