Uranus et Neptune — Tristan3D / Shutterstock.com

La récente découverte de boules géantes particulièrement riches en ammoniac sur Jupiter pourrait expliquer pourquoi les atmosphères d’Uranus et Neptune semblent en être dépourvues.

Un mystère tenace

Connu pour son odeur désagréable, l’ammoniac est plutôt commun dans l’Univers. Les atmosphères d’Uranus et de Neptune se révélant riches en d’autres composés chimiques connus pour être présents dans le nuage primordial à partir duquel les planètes se sont formées, les scientifiques n’avaient jusqu’à présent pas été en mesure d’expliquer son absence apparente dans l’air des géantes glacées.

Une nouvelle théorie pourrait éclaircir ce mystère tenace : d’importantes concentrations d’ammoniac seraient bien présentes sur ces deux planètes, emprisonnées sous forme de boules géantes dans les couches profondes de leur atmosphère, que les instruments astronomiques terrestres ne peuvent sonder.

L’an passé, une étude publiée dans la revue Nature avait révélé que des boules géantes contenant de l’ammoniac se formaient dans l’atmosphère de Jupiter pendant les orages. L’ammoniac transformant la glace en eau liquide, même à des températures extrêmement basses (-90 °C). Au cours de leur chute, ces boules absorbent de plus en plus d’ammoniac, finissant par accumuler jusqu’à 1 kg de masse, et se retrouvent bloquées sous la base des nuages lorsqu’elles atteignent les couches profondes de l’atmosphère.

Vue d’artiste d’une boule d’ammoniac descendant dans l’atmosphère d’une planète géante — © NASA / JPL-Caltech / SwRI / CNRS

« Ce que nous avons appris sur Jupiter peut être appliqué pour fournir une solution plausible à ce mystère sur Uranus et Neptune », a déclaré Tristan Guillot, chercheur au CNRS et auteur de la nouvelle théorie, présentée à l’occasion du congrès scientifique Europlanet 2021. « La chimie thermodynamique rend ce processus encore plus efficace sur ces dernières. »

« Nous devons vraiment y aller »

Les scientifiques mesurent actuellement la composition atmosphérique de ces planètes lointaines du Système solaire en analysant leurs signatures infrarouges et radio grâce à de puissants télescopes basés sur Terre. Mais selon Guillot, en raison des profondeurs auxquelles interviennent de tels processus, une mission dédiée se révèlera indispensable pour en savoir plus.

« Pour les comprendre pleinement, il sera nécessaire de cartographier la structure atmosphérique profonde et comprendre le mélange dans les atmosphères d’hydrogène », a estimé le chercheur. « Neptune et Uranus constituent un lien critique entre les planètes géantes, comme Jupiter et Saturne, et les exoplanètes géantes de glace que nous découvrons dans la galaxie. Nous devons vraiment y aller. »

Ces deux planètes n’ont jusqu’à présent été visitées que très brièvement par la sonde Voyager 2 de la NASA, à la fin des années 1980.

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