Grâce à trois puissants télescopes, les scientifiques ont compris pourquoi Uranus et Neptune ont des couleurs différentes, malgré de nombreuses caractéristiques en commun.
Uranus à gauche et Neptune à droite, photographiés par la sonde spatiale Voyager 2. Crédit : NASA/JPL – Caltech/B. Jonsson
Uranus et Neptune sont les deux planètes les plus éloignées du système solaire – après la rétrogradation de Pluton en planète naine – et elles présentent plusieurs caractéristiques superposables : masse, taille et compositions atmosphériques sont en fait « très similaires », comme l’indiquent les scientifiques. La distance considérable du Soleil (2 800 millions de kilomètres pour Uranus et 4 500 millions de kilomètres pour Neptune) et la composition probable du noyau sont également en commun entre les deux astres, très différents des six autres de notre système. Ce n’est pas un hasard si elles sont définies comme des planètes gelées et certains les considèrent comme des « jumelles différentes ». En effet, outre les similitudes significatives, il existe également des différences importantes ; l’une des plus évidentes est sans aucun doute l’inclinaison d’Uranus et de ses satellites d’environ 97° par rapport au plan orbital. Entre autres choses, la planète présente une rotation rétrograde. Mais ce n’est pas tout. Bien que la plupart des caractéristiques atmosphériques soient comparables, Uranus et Neptune ont deux couleurs distinctes. Neptune, en tant que photos pionnières du spectacle du vaisseau spatial Voyager 2 de la NASA, a une teinte bleue profonde spectaculaire, tandis qu’Uranus ressemble plus à du cyan. Comment est-ce possible?
Une explication de cette différence fascinante est venue grâce au travail d’une équipe de recherche internationale dirigée par des scientifiques de l’Université d’Oxford, qui a collaboré étroitement avec des collègues de l’École des sciences de la Terre de l’Université de Bristol, de l’École de physique et d’astronomie du Université de Leicester, Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Université du Pays Basque à Bilbao et d’autres instituts. Les scientifiques, dirigés par le professeur Patrick J. Irwin, professeur de physique planétaire au département de physique d’Oxford, ont déterminé que cette différence est due à la brume. En effet, elle est plus concentrée et plus épaisse dans l’atmosphère « stagnante et lente » d’Uranus ; cela détermine une couleur plus claire que celle de Neptune. En termes simples, c’est comme si la planète était « blanchie ».
Crédit : Observatoire international Gemini / NOIRLab / NSF / AURA, J. da Silva / NASA / JPL – Caltech / B. Jonsson
Les scientifiques sont arrivés à leurs conclusions après avoir analysé les deux planètes avec trois instruments puissants : le télescope Gemini North situé au sommet du mont Mauna Kea (îles hawaïennes), l’Infrared Telescope Facility de la NASA et le télescope spatial Hubble. Avec les données recueillies, le professeur Irwin et ses collègues ont développé un nouveau modèle atmosphérique composé de plusieurs couches, obtenu grâce à des observations menées sur différentes longueurs d’onde. «Il s’agit du premier modèle à adapter simultanément les observations de la lumière solaire réfléchie par les longueurs d’onde ultraviolettes aux infrarouges proches», a souligné le professeur Irwin dans un communiqué de presse. Des analyses il ressort que la couche d’aérosols la plus importante pour déterminer la coloration des planètes est la couche intermédiaire (sur trois), plus souvent sur Uranus que sur Neptune. La glace de méthane dans cette couche provoque des « chutes de neige de méthane » et, comme l’atmosphère de Neptune est plus turbulente et active que celle d’Uranus, elle produit cette neige plus efficacement. Le processus libère Neptune de la brume, tandis que sur Uranus, la couche reste plus épaisse et plus dense. Les chercheurs pensent qu’en supprimant cette brume, les deux planètes se présenteraient à nos yeux avec exactement la même magnifique couleur bleu profond. Les détails de la recherche « Hazy Blue Worlds : A Holistic Aerosol Model for Uranus and Neptune, including Dark Spots » ont été publiés dans la revue scientifique JGR Planets.