Planète gazeuse : qu'est-ce que c'est ?

Une planète gazeuse également connue sous le nom de géante gazeuse, est une vaste sphère de gaz et de liquides qui orbite autour du soleil. C'est un type de planète caractérisé par sa composition principalement gazeuse, par opposition aux planètes rocheuses comme la Terre. Elle est principalement composée d'hydrogène et d'héliumhélium, les deux éléments les plus légers et les plus abondants de l'universunivers.

Structure d'une planète gazeuse

Les planètes gazeuses sont composées de trois couches principales : l'atmosphère, le manteaumanteau et le noyau. Le noyau d'une planète gazeuse est sa partie la plus interne. On pense qu'il serait solidesolide et rocheux au centre, composé de roche et de métal, mais sa composition exacte reste incertaine en raison des conditions extrêmes qui règnent dans cette région. Autour du noyau, il y a le manteau, une enveloppe de gaz dense composée principalement d'hydrogène métallique liquide et d'hélium, mais aussi d'autres gaz comme le méthane et l'ammoniacammoniac. Cette couche est extrêmement dense et chaude, avec des températures et des pressionspressions qui augmentent à mesure que l'on se rapproche du noyau. L'atmosphèreatmosphère est la couche externe d'une planète gazeuse, composée principalement d'hydrogène et d'hélium. Cette couche est très épaisse et se caractérise par des ventsvents violents et des tempêtestempêtes massives.

Composition d'une planète gazeuse

L'hydrogène, à 90 %, est le constituant principal des planètes gazeuses, représentant généralement la majorité de leur massemasse. L'hélium, à 10 %, est le deuxième gaz le plus abondant, bien que sa proportion varie selon la planète. Méthane et ammoniac sont les autres gaz qui peuvent également être présents en quantités significatives dans l'atmosphère d'une planète gazeuse.

Les planètes gazeuses du Système solaire 

Les premières observations de planètes gazeuses dans le Système solaire remontent à l'Antiquité, avec les observations des planètes JupiterJupiter et Saturne à l'œilœil nu. Les progrès de l'astronomie moderne, notamment l'invention du télescopetélescope XVIII^e et XIX^e siècle, ont permis de découvrir d'autres planètes gazeuses dans le Système solaireSystème solaire, telles qu'UranusUranus et NeptuneNeptune.

• Jupiter : c'est la plus grande planète gazeuse, avec un diamètre environ 11 fois supérieur à celui de la Terre. La plus grande planète de notre Système solaire, Jupiter est principalement composée d'hydrogène et d'hélium, avec une atmosphère riche en nuagesnuages de gaz ;
• SaturneSaturne : connue pour ses magnifiques anneaux, Saturne est également une planète gazeuse composée principalement d'hydrogène et d'hélium ;
• Uranus : cette planète possède une atmosphère composée principalement d'hydrogène, d'hélium et de méthane, ce qui lui confère sa couleurcouleur bleu-vert distincte ;
• Neptune : la plus éloignée des planètes gazeuses dans notre Système solaire, Neptune possède une atmosphère similaire à celle d'Uranus, avec une abondance de gaz tels que l'hydrogène, l'hélium et le méthane.

Jupiter est la plus grande planète gazeuse du Système solaire dont le diamètre est 11 fois supérieur que celui de la terre. © dottedyeti, Adobe Stock

Pourquoi ne pourrait-on pas poser un pied sur une planète gazeuse ? 

Il est impossible de poser le pied sur une planète gazeuse comme on le ferait sur une planète solide, car ces planètes ne possèdent pas de surface solide sur laquelle se tenir. Au lieu de cela, les planètes gazeuses sont composées principalement d'une atmosphère dense et épaisse qui s'étend progressivement vers le noyau de la planète.

Si une sonde spatiale ou un astronauteastronaute tentait de descendre dans l'atmosphère d'une planète gazeuse, il rencontrerait des conditions extrêmes, telles que :

• la pression : à mesure que l'on descend dans l'atmosphère d'une planète gazeuse, la pression augmente considérablement. Sur les planètes gazeuses massives comme Jupiter, la pression deviendrait rapidement écrasante et détruirait tout engin spatial ou être humain non protégé.
• la température : les températures dans les couches profondes d'une planète gazeuse peuvent également atteindre des niveaux extrêmes. Par exemple, dans les couches inférieures de Jupiter, les températures peuvent dépasser les 20 000 °C, ce qui est bien au-delà de ce qu'un humain ou un vaisseau spatial pourrait supporter.
• la composition : l'atmosphère d'une planète gazeuse est principalement composée d'hydrogène et d'hélium, ainsi que de traces d'autres gaz. Ces gaz ne fourniraient pas l'oxygène nécessaire à la respiration humaine, et l'exposition à ces gaz pourrait être toxique.
• les vents et turbulencesturbulences : les planètes gazeuses sont également connues pour avoir des vents violents et des tempêtes massives. Ces conditions météorologiques extrêmes rendraient difficile, voire impossible, le contrôle d'un vaisseau spatial ou la survie d'un astronaute.

Comment sait-on que les planètes gazeuses ne sont pas solides ?

Les scientifiques ont déterminé que les planètes gazeuses ne sont pas solides en se basant sur plusieurs facteurs, notamment leur densité, leur taille, leur composition et leur rotation différentielle.

• Densité : les planètes gazeuses ont une densité beaucoup plus faible que les planètes telluriquesplanètes telluriques (rocheuses). Par exemple, la densité moyenne de Jupiter est d'environ 1,3 g/cm³, tandis que celle de la Terre est d'environ 5,5 g/cm³. Cette faible densité suggère que les planètes gazeuses sont composées principalement de gaz et de liquides, plutôt que de roches et de métauxmétaux solides.
• Taille : les planètes gazeuses sont beaucoup plus grandes que les planètes telluriques. Leur taille massive indique qu'elles doivent être composées de matériaux légers, comme l'hydrogène et l'hélium, qui peuvent occuper un grand volumevolume sans ajouter beaucoup de masse.
• Composition : les observations spectroscopiques des planètes gazeuses révèlent la présence d'hydrogène et d'hélium dans leur atmosphère. Ces éléments sont des gaz à température et pression normales, ce qui suggère que les planètes gazeuses sont principalement composées de gaz et de liquides, plutôt que de solides.
• Rotation différentielle : les planètes gazeuses présentent une rotation différentielle, ce qui signifie que les régions équatoriales tournent plus rapidement que les régions polaires. Cette rotation différentielle est caractéristique des corps fluides, comme les gaz et les liquides, et ne se produit pas dans les corps solides.
• Absence de surface solide : les missions spatiales, comme celles de la sonde Galileo vers Jupiter, ont fourni des données supplémentaires qui indiquent l'absence de surface solide sur les planètes gazeuses. Par exemple, les sondes atmosphériques envoyées dans l'atmosphère de Jupiter ont été écrasées par la pression croissante à mesure qu'elles descendaient, sans rencontrer de surface solide.

En combinant ces différentes lignes de preuves, les scientifiques ont conclu que les planètes gazeuses ne sont pas solides et sont principalement composées de gaz et de liquides.

Ailleurs, des planètes gazeuses

Les astronomesastronomes ont également découvert des planètes gazeuses en dehors du Système solaire, appelées exoplanètes grâce à des techniques d'observation telles que la méthode des transitstransits, la mesure de vitessesvitesses radiales et l'imagerie directe. Certaines de ces exoplanètesexoplanètes sont similaires aux géantes gazeusesgéantes gazeuses du Système solaire, tandis que d'autres sont très différentes, avec des tailles, des températures et des compositions variées.