Première orbite complète pour la planète Neptune depuis sa découverte en 1846. © Nasa/Esa/Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

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Hubble observe les mystérieuses tempêtes sur Uranus et Neptune

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Uranus et Neptune possèdent des atmosphères étonnantes, tout comme Jupiter et Saturne. Le télescope Hubble est utilisé périodiquement pour surveiller l'état de ces atmosphères et pour aider à en percer les secrets.

Voyager 2 est la seule sonde de l'humanité à avoir atteint Uranus et Neptune, offrant des images rapprochées de ces géantes de glaces ainsi que de leurs lunes et de leurs anneaux. Le regretté André Brahic, l'un des découvreurs des anneaux de Neptune était d'ailleurs tombé sous le charme de Triton, le satellite de Neptune avec des cryovolcans.

À cette occasion, en août 1989, Voyager 2 avait révélé l'existence sur Neptune, dans son hémisphère sud, de la Grande Tache sombre (Great Dark Spot ou GDS, en Anglais), en apparence analogue à la Grande Tache rouge de Jupiter, c'est-à-dire une tempête anticyclonique. Elle est cependant beaucoup plus instable. Alors que ce phénomène existe au moins depuis le XIXe siècle sur Jupiter, le GDS a fini par se dissiper ou devenir invisible en 1994, au télescope Hubble qui venait de détecter sa première lumière depuis quelques années seulement. Une nouvelle Grande Tache sombre est apparue dans l'hémisphère nord par la suite, mais pour disparaitre du regard des télescopes quelques années plus tard, là aussi.

Hubble surveille Neptune depuis des années. Traduction et sous-titrages en français en cliquant sur la roue crantée en bas à droite de la vidéo. © Nasa Goddard

Les astronomes continuent d'étudier la météorologie de Neptune, ainsi que celle d'Uranus, depuis le sol et, bien sûr, encore avec Hubble. Il est le seul à être doté de la sensibilité nécessaire pour détecter les grandes tempêtes dans la bande de couleur bleue dans le visible et a montré l'existence d'une Grande Tache sombre sur l'hémisphère nord de Neptune à la fin de l'année 2018. Bien qu'éloignée du Soleil et donc, moins alimentée en énergie que l'atmosphère de la Terre, celle de Neptune est étonnamment turbulente et active. On estime maintenant qu'une Grande Tache sombre apparaîtrait en moyenne tous les six ans mais ne durerait que deux ans environ.

La Nasa vient de rendre publiques les images des dernières observations de l'activité de Neptune, ainsi que celle d'Uranus, avec le télescope Hubble. Elles prennent place dans un programme à long terme de surveillance de ces planètes pour en percer les secrets tout comme il est nécessaire de surveiller, avec des satellites, l'état de l'atmosphère terrestre sur le long terme pour la comprendre et prédire son évolution. Les données collectées pour les géantes sont archivées dans le cadre de l'Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL).

Neptune et Uranus, des laboratoires pour comprendre les atmosphères planétaires

Sur la photo ci-dessous (vignette de droite) montrant la dernière apparition d'une Grande Tache sombre, se distingue à nouveau un cortège de nuages blancs et brillants, constitués de cristaux de méthane. On pense qu'ils se forment en raison de courants d'hydrogène et d'hélium (contenant aussi ce gaz) et qui sont déviés vers des altitudes plus hautes, un peu de la même façon que sur Terre, lorsqu'un courant atmosphérique similaire rencontre une montagne isolée. De la vapeur d'eau se condense alors aussi sous l'effet de la variation de pression en prenant de l'altitude et donne une couverture nuageuse étalée entourant le sommet de la montagne.

À gauche, une image d'Uranus et, à droite, une image de Neptune, prises toutes deux avec Hubble en 2018. © Nasa, ESA, A. Simon (Nasa Goddard Space Flight Center), and M.H. Wong and A. Hsu (University of California, Berkeley)

Comme celle sur Jupiter, la formation de la tache de Neptune reste difficile à élucider, et bien des mystères subsistent à son sujet. Hubble a toutefois montré qu'une augmentation de la formation des nuages de glace de méthane, en 2016, avait précédé l'apparition d'une nouvelle Grande Tache sombre. Cela laisse penser que cette tempête anticyclonique géante commence à se former en profondeur dans la couche atmosphérique entourant le vaste manteau de glaces, lui-même cernant le noyau roche de Neptune -- qui n'est pas une géante gazeuse comme Jupiter et Saturne mais bien une géante de glaces -- avant de remonter vers la surface.

En ce qui concerne Uranus, s'observe une sorte de vaste calotte blanche et brillante, correspondant à des nuages orageux, centrée sur son pôle nord et occupant une partie importante de son hémisphère (voir la photographie de Hubble ci-dessus). On pense que cette structure étonnante est liée au fait que l'axe de rotation de la géante de glace est particulièrement inclinée par rapport à la perpendiculaire du plan de son orbite au point d'être quasiment parallèle. Ainsi, Uranus présente alternativement au Soleil son pôle nord, puis son pôle sud pendant chaque orbite qui dure 84 ans. Cette surprenante inclinaison serait due à des collisions géantes entre Uranus et des corps célestes dans son passé.

Toujours est-il que cette configuration particulière doit être la source de phénomènes saisonniers qui le sont tout autant. Nous sommes actuellement au milieu de la saison estivale d'Uranus et sa calotte nuageuse polaire grandit. Là aussi, ce qui se passe dans l'atmosphère d'Uranus demeure, malgré tout, un sujet d'interrogation.

Dans les deux cas, ces planètes nous permettent d'explorer nos modèles d'atmosphère dans des conditions différentes et donc, de reproduire l'équivalent des expériences en physique où l'on peut contrôler les paramètres les gouvernant. Cela devrait permettre de mieux comprendre notre planète mais aussi les exoplanètes en dehors du Système solaire.

  • L'humanité cherche à mieux connaître Uranus et Neptune depuis leur découverte il y a environ deux siècles.
  • Leurs vrais visages ne sont pourtant révélés qu'à l'occasion de la mission Voyager 2 qui a, notamment, montré que Neptune possédait une Grande Tâche sombre analogue à la Grande Tâche rouge de Jupiter.
  • Le télescope Hubble est utilisé depuis des décennies maintenant pour surveiller régulièrement les atmosphères de Neptune et d'Uranus pour en percer les secrets.
Pour en savoir plus

En bref : Hubble rend hommage à Neptune

Par Jean-Baptiste Feldmann publié le 15/07/2011

Neptune a été découverte... il y a un an ! Du moins en temps neptunien. La huitième planète du Système solaire vient en effet d'achever sa première orbite complète depuis sa découverte au 19e siècle. Un anniversaire que le télescope spatial Hubble se devait de fêter.

Le 23 septembre 1846 l'astronome allemand Johann Gottfried Galle retrouvait Neptune dans son télescope d'après les calculs de position réalisés par le Français Urbain Le Verrier. Pour la première fois une planète était découverte grâce aux mathématiques.

Depuis 2006 et la décision de l'Union Astronomique Internationale d'exclure Pluton du club des planètes du Système solaire, Neptune est donc la planète la plus éloignée du Soleil. Orbitant à environ une trentaine d'unités astronomiques (ce qui la rend invisible à l'œil nu depuis la Terre avec une magnitude de 8), Neptune met 164,79 ans à effectuer une révolution complète, le temps qui s'est écoulé depuis sa découverte. La planète a reçu en août 1989 la visite de la sonde Voyager 2 qui a découvert 5 nouveaux satellites (13 sont connus actuellement, dont le plus célèbre est Triton) et confirmé la présence d'anneaux et d'astéroïdes troyens.

Pour célébrer la première orbite complète de Neptune depuis sa découverte, le télescope Hubble a utilisé sa caméra grand champ et photographié les différents visages de la planète en rotation les 25 et 26 juin derniers. L'épaisse atmosphère de Neptune (principalement constituée d'hydrogène et d'hélium) est le siège de formidables tempêtes où les vents peuvent atteindre 2.000 kilomètres à l'heure.

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