Pour mieux comprendre la dynamique des atmosphères des planètes géantes
Pour mieux comprendre la dynamique des atmosphères des planètes géantes
Chronique de Futura Sciences/Nathalie MAYER - Proposé par Ali GADARI
Pour mieux comprendre la dynamique des atmosphères des planètes géantes glacées, des chercheurs de la Nasa se sont intéressés à la manière dont elles donnent naissance à des tempêtes. Grâce à des images du télescope spatial Hubble, ils en savent désormais un peu plus.
À l'image de la Grande Tache rouge de Jupiter, les taches sombres que l'on discerne sur Neptunecorrespondent à des tempêtes qui se forment dans des zones de haute pression atmosphérique. Et pour la première fois, des chercheurs de la Nasa ont analysé des images prises par Hubble ces dernières années afin de décrire la croissance de l'une de ces taches sombres, apparue en 2018.
Car contrairement à la Grande Tache rouge de Jupiter qui semble vouloir persister au-delà d'une durée de vie humaine, les taches sombres de Saturne vont et viennent. C'est d'ailleurs, alors qu'ils étudiaient les images fournies par Hubble d'une petite tache sombre qui avait vu le jour en 2015, que les chercheurs ont découvert de petits nuages blancs et lumineux dans la région qui verrait plus tard surgir la tache sombre dite de 2018.
Des tempêtes plus profondes que prévu
Ces nuages correspondent à des nuages de méthane de haute altitude. Et les chercheurs de la Nasa ont découvert que ceux-ci sont devenus plus brillants encore en 2016 et 2017, avant que la tache sombre ne devienne visible. Or, des modèles mathématiques relient la brillance de ces nuages à la profondeur des tempêtes qui leur succèdent. Ainsi les taches sombres pourraient-elles tirer leur origine plus profondément dans l'atmosphère de Neptune que prévu.
Grâce à d'autres données de Hubble et de Voyager 2, les chercheurs ont également établi que de nouvelles tempêtes se développent sur Neptune tous les quatre à six ans. Celles-ci peuvent ensuite durer jusqu'à six ans, mais la plupart semblent ne pas faire rage plus de deux ans.
CE QU'IL FAUT RETENIR
- La mission Voyager 2 a montré que Neptune possédait une Grande Tache sombre analogue à la Grande Tache rouge de Jupiter.
- Le télescope Hubble est utilisé depuis des décennies maintenant pour surveiller régulièrement l'atmosphère de Neptune et en percer les secrets.
- Des chercheurs de la Nasa ont fait un pas en ce sens en se faisant les témoins de la naissance d'une tempête dans l'atmosphère de la planète géante.
POUR EN SAVOIR PLUS
Hubble observe les mystérieuses tempêtes sur Uranus et Neptune
Uranus et Neptune possèdent des atmosphères étonnantes, tout comme Jupiter et Saturne. Letélescope Hubble est utilisé périodiquement pour surveiller l'état de ces atmosphères et pour aider à en percer les secrets.
Article de Laurent Sacco paru le 20/02/2019
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 charmede 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.
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.
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 2qui 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 Hubblea 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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