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Neptune, une planète mystérieuse
Tout comme Uranus, Neptune est une géante glacée. Planète la plus éloignée de notre étoile, elle est le siège des tempêtes les plus violentes du Système solaire. Teinte bleue azur d’origine inconnue, pluies de diamants… Eh oui, Neptune recèle d’incroyables richesses, à découvrir dans ce dossier.
Découverte de Neptune
Neptune est la huitième et dernière planète du Système solaire, la plus éloignée du Soleil après Uranus à 30 unités astronomiques. Impossible à observer à l’œil nu, son existence n’a pu être confirmée qu’après l’invention du télescope.
Elle est ainsi la première planète a avoir été découverte par le calcul, à partir de la trajectoire et des caractéristiques d’Uranus. C’est le mathématicien français Urbain Le Verrier, spécialisé en mécanique céleste, qui a réalisé cet exploit entre 1844 et 1846.
Uranus tourne autour du Soleil en 84 ans et Neptune en 165 ans. Régulièrement, Uranus « double » donc Neptune. Dans la configuration 1 de l’illustration ci-dessus, Neptune est « devant » Uranus. Elle attire Uranus vers elle, donc Uranus accélère sur son orbite à la vitesse v1, supérieure à sa vitesse nominale. Par action-réaction, Neptune ralentit à la vitesse v1n.
Dans la configuration 2, Neptune est « derrière » Uranus. Elle attire donc Uranus vers l’arrière. Ce freinage fait ralentir Uranus à la vitesse v2, inférieure à sa vitesse nominale. Réciproquement, Neptune accélère à la vitesse v2n. Ce sont les observations des avances et retards d’Uranus par rapport à son orbite non perturbée qui ont permis de découvrir Neptune.
Neptune, la belle bleue
Avec Uranus, Neptune est la seule représentante des géantes glacées de notre Système solaire, aussi appelées sous-géantes car plus petites que Jupiter et Saturne. Neptune est plus massive qu’Uranus bien que légèrement plus petite. Quatre fois plus grande que la Terre, Neptune est aussi 17 fois plus lourde que notre planète.
Sa composition interne est similaire à celle d’Uranus. Neptune serait pourvue d’un noyau rocheux de fer et de silicates, lui-même entouré d’eau, de méthane et d’hydrocarbures dans différents états allant de solide (glaces) à liquide. Une atmosphère d’hydrogène, d’hélium et de méthane entourerait le tout.
L’atmosphère de Neptune se compose principalement d’hydrogène (84 %), d’hélium (12 %) et de méthane (1,5 %) avec des traces d’ammoniac, d’éthane et d’acétylène. C’est le méthane (CH4) qui absorbe la lumière dans les longueurs d’ondes vers le rouge – voir rappel sur la lumière – et fait apparaître Neptune en bleu.
Toutefois, le bleu si particulier de Neptune se rapproche de l’azur, et le méthane seul ne peut pas être responsable d’une telle teinte. Avec seulement du CH4, Neptune serait bleu-vert comme Uranus. D’autres éléments chimiques, encore inconnus, sont donc responsables de cette couleur caractéristique…
Pleut-il des diamants sur Neptune ?
Dans les profondeurs de Neptune, la pression peut atteindre les 600 GPa et la température 7 000 °C. Dans de telles conditions, le carbone contenu dans les hydrocarbures de la planète pourrait alors se transformer… en diamant. En 2017, des scientifiques du Stanford Linear Accelerator Center ont d’ailleurs prouvé la faisabilité de cette réaction chimique.
Les petits diamants formés dans la couche intermédiaire de Neptune tomberaient ensuite vers le noyau, donnant naissance à une pluie de nanodiamants… Le devenir de ces pierres précieuses neptuniennes est encore mal connu. Toutefois, les premières hypothèses parues dans la revue Nature Astronomy laissent rêveur. Enveloppe solide de diamant autour du noyau, ou mer d’hydrocarbure parsemée d’icebergs en diamant, à vous de choisir !
Un climat apocalyptique
Tout comme sur les autres géantes gazeuses, les vents neptuniens soufflent en bandes parallèles à l’équateur et d’immenses orages et vortex ponctuent la surface de la planète. Les vents de Neptune sont les plus rapides du Système solaire, puisqu’ils peuvent dépasser les 2 000 km/h !
Par ailleurs, Neptune possède une Grande Tache sombre, similaire à la Grande Tache rouge de Jupiter. Cette tempête anticyclonique a été observée pour la première fois par la sonde Voyager 2 en 1989, et réapparaît périodiquement à la surface de la planète. Les vents y soufflent jusqu’à 2 500 km/h, ce qui en fait la tempête la plus rapide du Système solaire.
Anneaux et satellites neptuniens
Neptune possède cinq anneaux, du plus proche au plus éloigné de la planète : Galle, Le Verrier, Lassell, Arago et Adams. Très peu lumineux, ils sont de composition et d’origine inconnues. Leur existence a été prouvée par l’observation grâce à la sonde Voyager 2. L’anneau extérieur, Adams, a la particularité de posséder quatre arcs plus brillants que le reste du cercle et appelés Liberté, Égalité, Fraternité et Courage.
Les anneaux de Neptune se sont probablement formés après la naissance du Système solaire, suite à la collision d’anciens satellites de la planète. À ce jour, Neptune possède encore au moins 14 lunes naturelles. En huitième position par rapport à Neptune, Triton est le plus imposant – plus grand que Pluton – et sans nul doute un des plus intéressants.
Contrairement à toutes les autres grandes lunes du Système solaire, Triton tourne autour de Neptune dans le sens des aiguilles d’une montre – vu de dessus. Ainsi, il ne peut pas avoir été formé en même temps que la planète à partir du même disque d’accrétion, mais a dû être capturé par Neptune. Triton proviendrait en réalité de la ceinture de Kuiper.
Triton possède une atmosphère ténue, probablement issue de geysers dont les traces ont été observées sur la calotte polaire au sud de Triton. Avec Io et Encelade, la lune fait ainsi partie des rares satellites naturels à présenter une activité géologique récente, notamment sous forme de cryovolcanisme – volcans de glace qui éjectent des éléments volatils comme l’eau, l’ammoniac ou le méthane.
Projets d’exploration ?
Quasiment tout ce que l’on sait de Neptune aujourd’hui est basé sur les observations effectuées par la sonde Voyager 2 lors de son survol le 25 août 1989. De par sa distance à la Terre, l’envoi d’une mission d’exploration vers cette planète est en effet un véritable défi technique et financier. Mariner Mark II, Prometheus, Odinus… nombreux sont les projets européens ou américains abandonnés et restés en suspens.
La Nasa a longtemps réfléchi à une mission d’étude simultanée d’Uranus et de Neptune. Mais pour des raisons budgétaires, une seule des deux planètes à la fois devrait pouvoir être explorée. Des observations d’Hubble en 2017 ont montré une activité insoupçonnée chez Uranus, d’où une première attirance pour cette géante glacée. Toutefois, l’intérêt scientifique pour la lune neptunienne Triton, siège d’un volcanisme actif, a pris le dessus.
C’est donc vers Neptune que devrait s’élancer la prochaine mission d’envergure dédiée à l’étude d’une planète externe. La sonde devra survoler Jupiter pour bénéficier de son assistance gravitationnelle, ce qui ne peut se produire que tous les 12 ans, dans un alignement des planètes bien spécifique. La prochaine fenêtre de tir est ainsi prévue pour 2028-2030, avec une arrivée autour de Neptune aux alentours de 2043. Cependant, début 2020, aucune étude avancée pour une telle mission à gros budget n’était encore lancée.
Par ailleurs, en 2019, une équipe du Jet Propulsion Laboratory a proposé un projet de moindre envergure, Trident, dont l’objectif est l’étude de Triton. Sélectionnée en février 2020 avec trois autres propositions pour le dernier tour de sélection du programme Discovery, la mission devait être lancée en 2026, puis réaliser un survol unique de Triton et de Neptune en 2038. Mais finalement, en 2021, le projet a été mis de côté…
Pluies de diamants, bleu outremer inexpliqué, grande tâche sombre fantôme… Il semblerait bien que l’énigmatique Neptune soit en mesure de conserver ses secrets pendant encore quelques années.
