par Matt Williams , Universe Today
En tant que géante gazeuse (ou géante de glace), Neptune n’a pas de surface solide. En fait, le disque bleu-vert que nous avons tous vu sur les photographies au fil des ans est en fait un peu une illusion. Ce que nous voyons est en fait le sommet de nuages de gaz très profonds, qui laissent à leur tour place à de l’eau et à d’autres glaces fondues qui reposent sur un noyau de la taille de la Terre, composé de roches silicatées et d’un mélange nickel-fer. Si une personne tentait de se tenir debout sur Neptune, elle s’enfoncerait à travers les couches gazeuses.
A mesure qu’elle descendrait, elle subirait une augmentation des températures et des pressions jusqu’à ce qu’elle touche finalement le noyau solide lui-même. Ceci étant dit, Neptune possède bien une sorte de surface (comme les autres géantes gazeuses et glacées) qui est définie par les astronomes comme étant le point de l’atmosphère où la pression atteint un bar. De ce fait, la surface de Neptune est l’un des endroits les plus actifs et les plus dynamiques de tout le système solaire.
Composition et structure :
Avec un rayon moyen de 24 622 ± 19 km, Neptune est la quatrième plus grande planète du système solaire. Mais avec une masse de 1,0243 × 1026 kg – soit environ 17 fois celle de la Terre – elle est la troisième plus massive, dépassant Uranus. En raison de sa plus petite taille et de ses concentrations plus élevées de volatiles par rapport à Jupiter et Saturne, Neptune (un peu comme Uranus) est souvent qualifiée de « géante de glace » – une sous-classe de planète géante.
Comme pour Uranus, l’absorption de la lumière rouge par le méthane atmosphérique fait partie de ce qui donne à Neptune sa teinte bleue, bien que celle de Neptune soit plus sombre et plus vive. Comme la teneur en méthane atmosphérique de Neptune est similaire à celle d’Uranus, on pense qu’un constituant atmosphérique inconnu contribue à la coloration plus intense de Neptune.
A l’instar d’Uranus, la structure interne de Neptune se différencie entre un noyau rocheux composé de silicates et de métaux, un manteau composé de glaces d’eau, d’ammoniac et de méthane, et une atmosphère composée d’hydrogène, d’hélium et de méthane. Son atmosphère est également divisée en quatre couches, constituées (de la plus interne à la plus externe) de la basse troposphère, de la stratosphère, de la thermosphère et de l’exosphère.
Les deux principales régions de l’atmosphère de Neptune sont les deux plus internes : la basse troposphère, où les températures diminuent avec l’altitude ; et la stratosphère, où la température augmente avec l’altitude. Dans la troposphère, les niveaux de pression vont de un à cinq bars (100 et 500 kPa), c’est pourquoi la surface de Neptune est définie comme se trouvant dans cette région.
Atmosphère:
On peut donc dire que la « surface » de Neptune est composée d’environ 80% d’hydrogène et 19% d’hélium, avec une quantité infime de méthane. La couche superficielle est également imprégnée de bandes errantes de nuages dont la composition varie en fonction de l’altitude et de la pression. En altitude, les températures sont propices à la condensation du méthane, et les conditions de pression sont telles que des nuages composés d’ammoniac, de sulfure d’ammonium, de sulfure d’hydrogène et d’eau peuvent exister.
Au niveau inférieur, on pense que des nuages d’ammoniac et de sulfure d’hydrogène se forment. Des nuages plus profonds de glace d’eau devraient également se trouver dans les régions inférieures de la troposphère, où des pressions d’environ 50 bars (5,0 MPa) et une température de 273 K (0 °C) sont courantes.
Pour des raisons qui restent obscures, la thermosphère de la planète connaît des températures inhabituellement élevées d’environ 750 K (476,85 °C/890 °F). La planète est trop éloignée du Soleil pour que cette chaleur soit générée par le rayonnement ultraviolet, ce qui signifie qu’un autre mécanisme de chauffage est impliqué – qui pourrait être l’interaction de l’atmosphère avec les ions du champ magnétique de la planète, ou des ondes de gravité provenant de l’intérieur de la planète qui se dissipent dans l’atmosphère.
Parce que Neptune n’est pas un corps solide, son atmosphère subit une rotation différentielle. La large zone équatoriale tourne avec une période d’environ 18 heures, ce qui est plus lent que la rotation de 16,1 heures du champ magnétique de la planète. En revanche, c’est l’inverse pour les régions polaires où la période de rotation est de 12 heures.
Cette rotation différentielle est la plus prononcée de toutes les planètes du système solaire, et se traduit par un fort cisaillement latitudinal des vents et de violentes tempêtes. Les trois plus impressionnantes ont toutes été repérées en 1989 par la sonde spatiale Voyager 2, puis nommées en fonction de leur apparence.
La première à être repérée est une tempête anticyclonique massive mesurant 13 000 x 6 600 km et ressemblant à la Grande Tache rouge de Jupiter. Connue sous le nom de Grande Tache Noire, cette tempête n’a pas été repérée cinq ans plus tard (le 2 novembre 1994) lorsque le télescope spatial Hubble l’a recherchée. Au lieu de cela, une nouvelle tempête très similaire en apparence a été trouvée dans l’hémisphère nord de la planète, ce qui suggère que ces tempêtes ont une durée de vie plus courte que celle de Jupiter.
Le Scooter est une autre tempête, un groupe de nuages blancs situé plus au sud que la Grande tache sombre. Ce surnom est apparu au cours des mois précédant la rencontre de Voyager 2 en 1989, lorsque le groupe de nuages a été observé se déplaçant à des vitesses plus rapides que la Grande Tache Noire. La petite tache sombre, une tempête cyclonique méridionale, était la deuxième tempête la plus intense observée lors de la rencontre de 1989. Elle était initialement complètement sombre ; mais lorsque Voyager 2 s’est approché de la planète, un noyau lumineux s’est développé et a pu être vu sur la plupart des images à plus haute résolution.
Chaleur interne :
Pour des raisons que les astronomes ne comprennent toujours pas, l’intérieur de Neptune est exceptionnellement chaud. Même si Neptune est beaucoup plus éloignée du Soleil qu’Uranus et reçoit 40 % moins de lumière solaire, sa température de surface est à peu près la même. En fait, Neptune dégage 2,6 fois plus d’énergie qu’elle n’en reçoit du Soleil. Même sans le Soleil, Neptune brille.
Cette grande quantité de chaleur intérieure associée à la froideur de l’espace crée une énorme différence de température. Et cela déclenche les vents qui soufflent autour de Neptune. La vitesse maximale des vents sur Jupiter peut atteindre plus de 500 km/heure. C’est deux fois la vitesse des ouragans les plus puissants sur Terre. Mais ce n’est rien comparé à Neptune. Les astronomes ont calculé que les vents qui soufflent à la surface de Neptune atteignent 2 100 km/h.
Dans les profondeurs de Neptune, la planète pourrait avoir une véritable surface solide. Au cœur même de la géante de gaz et de glace se trouverait une région de roche ayant à peu près la masse de la Terre. Mais les températures dans cette région seraient de plusieurs milliers de degrés, assez chaudes pour faire fondre la roche. Et la pression due au poids de toute l’atmosphère serait écrasante.
En bref, il n’y a tout simplement aucun moyen de se tenir sur la « surface de Neptune », et encore moins de s’y promener.