Malgré le documentaire emblématique, Uranus et Neptune sont sans doute les véritables « planètes bleues » de notre système solaire. Leurs ressemblances visuelles ont en partie convaincu les astronomes qu’ils étaient des jumeaux évolutifs et chimiques — mais les apparences peuvent tromper, comme le démontre une nouvelle étude.
En bref, les ressemblances que nous observons aujourd’hui entre Uranus et Neptune pourraient être une coïncidence, selon une étude publiée dans Astronomy & Astrophysics. L’analyse des récentes mesures de monoxyde de carbone a révélé que l’atmosphère profonde de Neptune contient davantage d’oxygène que celle d’Uranus. À partir de ces données, l’équipe a élaboré des modèles pour retracer les régions du disque protoplanétaire — une « plaque tournante » de gaz et de poussière qui donne naissance aux planètes — qui ont donné naissance à Uranus et Neptune. De façon surprenante, l’analyse suggérait fortement que Uranus et Neptune ne provenaient pas de la même section du disque protoplanétaire, ce qui leur aurait également conféré des origines chimiques différentes.
« Uranus et Neptune peuvent aujourd’hui ressembler à des jumeaux, mais leur chimie nous dit qu’ils sont plutôt des cousins dotés d’histoires très différentes », a déclaré dans un communiqué Olivier Mousis, co-auteur de l’étude et scientifique planétaire au Southwest Research Institute. « Ainsi, leurs similitudes actuelles indiquent en réalité une « coïncidence notable », a-t-il ajouté.
Les planètes bleues
« L’équipe explique dans l’article que les exoplanètes ressemblant à Uranus et Neptune « dominent la population d’exoplanètes ». Pour les astronomes, cela signifie que Uranus et Neptune servent de référence locale idéale pour étudier des systèmes planétaires étrangers. Mais la nature n’a pas été aussi généreuse en dévoiler ses secrets. Selon l’étude, Uranus et Neptune possèdent de grandes distances héliocentriques et des températures basses, ce qui « limite fortement » la capacité des astronomes à les étudier. Les géantes glacées sont aussi enveloppées de nuages épais et de gaz que même les meilleurs radiotélescopes ne peuvent pénétrer avec fiabilité, ajoutent les auteurs.
Pourtant, les scientifiques trouvent toujours une solution pour contourner ces obstacles naturels. Dans ce cas précis, Mousis et ses collègues ont recherché des « traceurs chimiques [qui] nous permettent d’explorer les conditions cachées sous leurs nuages visibles », comme il l’a expliqué dans le communiqué. L’équipe a choisi le monoxyde de carbone (CO), qui est abondant dans la troposphère supérieure de nombreuses planètes, a ajouté Mousis. Et des mesures récentes ont « détecté sans équivoque » du CO dans les troposphères d’Uranus et de Neptune, selon l’étude.
« En utilisant ces données, nous pouvons modéliser l’évolution chimique du disque protoplanétaire et les origines de sa matière », poursuit-il. Plus précisément, à partir des mesures de CO, l’équipe a dérivé un ensemble de rapports possibles d’oxygène, d’hydrogène et de carbone dans les atmosphères profondes des planètes, puis a lancé un modèle pour simuler comment différentes substances volatiles issues du disque protoplanétaire ont évolué pour former les planètes telles que nous les observons aujourd’hui.
Deux planètes, deux histoires
L’analyse suggère fortement que les « blocs de construction » de Neptune se trouvaient en réalité plus près du jeune Soleil que ceux d’Uranus et qu’ils ont ensuite migré vers l’extérieur, selon Mousis. Il est « difficile de concilier » la chimie de Neptune avec l’idée qu’elle provienne du même « réservoir de matériaux cosmiques que celui d’Uranus », a-t-il ajouté. Il paraît plus logique de supposer que le disque protoplanétaire a essentiellement écarté les blocs de Neptune à une distance significative de l’endroit où ils sont apparus en premier, et que ces blocs se sont finalement accumulés pour former l’ice giant tel que nous le voyons aujourd’hui.
« En résumé, deux mondes superficiellement similaires ont peut-être atteint leurs positions et leurs formations actuelles par deux trajectoires évolutives très différentes », a déclaré Mousis.
« Ceci dit, comme l’admet l’équipe dans l’article, sa principale limitation est sans doute la plus évidente : nous ne disposons d’aucune mesure in situ des atmosphères d’Uranus et Neptune. Bien que les données de modélisation puissent être aussi convaincantes que possible, nous ne saurons vraiment avec certitude qu’à partir d’échantillons réels — qui, espérons-le, viendront si des missions telles que l’Uranus Orbiter and Probe de la NASA parviennent à être lancées. »
« Nos conclusions ont des implications au-delà d’Uranus et Neptune et même bien au-delà de notre système solaire », a déclaré Mousis. « Des planètes de taille similaire sont courantes autour d’autres étoiles, ce qui explique pourquoi Uranus et Neptune constituent des repères essentiels pour comprendre comment les planètes se forment et évoluent à travers la galaxie. »
