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Pourquoi Uranus et Neptune n’affichent-elles pas la même couleur ?

Uranus et Neptune. Crédits : NASA / JPL-Caltech

Uranus et Neptune ont quasiment la même taille et la même masse. Elles ont aussi des compositions et des structures, voire des taux de rotation similaires. En revanche, leur teinte est différente. Si ces deux planètes se ressemblent autant, comment expliquer alors cette différence ?

Uranus et Neptune, les deux planètes les plus éloignées (et oubliées) du Système solaire, ont une structure très similaire. Imaginez un petit noyau rocheux entouré d’un manteau de glaces d’eau, d’ammoniac et de méthane. Recouvrez le tout d’une atmosphère gazeuse composée principalement d’hydrogène, d’hélium et de méthane. Enfin, enrobez le tout d’une haute atmosphère en couches. Sur le papier, ces deux « géantes de glace », comme on les appelle, se ressemblent donc beaucoup, mais pas tout à fait.

En effet, leur principale différence réside dans leur teinte. Quand Neptune affiche un bleu azur attrayant où se dessinent plusieurs tempêtes, Uranus nous montre un visage pâle et sans traits. Dans le cadre d’une étude, une équipe de l’Université d’Oxford dirigée par le physicien planétaire Patrick Irwin a tenté d’expliquer cette différence. Notez que ces travaux sont encore en attente d’examen par des pairs.

Une histoire de brume

Pour cette étude, les chercheurs ont analysé les observations dans les domaines visibles et proche infrarouge des deux planètes pour générer de nouveaux modèles de leurs couches atmosphériques.

Ces deux planètes proposent une couche de brume photochimique (baptisée Aerosol-2). Ce type de structure très courante se forme lorsque le rayonnement ultraviolet du Soleil décompose les particules d’aérosol dans l’atmosphère. Sur les deux planètes, cette couche brumeuse semble être à l’origine de nuages ​​qui se condensent en glace de méthane à la limite inférieure et en neige plus profondément dans l’atmosphère. La différence est que sur Uranus, cette couche semble être deux fois plus opaque que sur Neptune. C’est pourquoi les deux planètes ne montrent pas le même visage.

« Étant donné que ces particules absorbent les UV, cela explique la plus faible réflectivité UV observée d’Uranus qui apparaît donc plus pâle à l’œil humain« , notent les auteurs. « La plus faible opacité de la couche Aerosol-2 de Neptune explique également pourquoi les taches sombres sont plus faciles à observer dans l’atmosphère que dans celle d’Uranus.« 

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La planète Neptune. Crédits : NASA / JPL

Sous la couche Aerosol-2 se trouve une couche de brume plus profonde appelée Aerosol-1 où le méthane s’évapore à nouveau pour former des particules de brume. Celles-ci se condensent ensuite en cristaux submicroniques de sulfure d’hydrogène. La raison pour laquelle la couche Aerosol-2 de Neptune n’est pas aussi dense que celle d’Uranus n’est pas encore très claire. Les chercheurs pensent que son atmosphère pourrait mieux éliminer la brume en faisant neiger le méthane plus efficacement qu’Uranus.

Les détails de l’étude sont publiés sur le serveur de préimpression arXiv.