Neptune est affectueusement connue pour être d’un bleu riche et Uranus vert, mais une nouvelle étude a révélé que les deux géantes de glace sont en réalité beaucoup plus proches en couleur qu’on ne le pense généralement.
Les nuances correctes des planètes ont été confirmées grâce à des recherches dirigées par le professeur Patrick Irwin de l’Université d’Oxford, qui ont été publié aujourd’hui dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
Lui et son équipe ont découvert que les deux mondes ont en fait une nuance similaire de bleu verdâtre, malgré la croyance répandue selon laquelle Neptune est un azur profond et Uranus a une apparence cyan pâle.
Les astronomes savent depuis longtemps que la plupart des images modernes des deux planètes ne reflètent pas fidèlement leurs vraies couleurs. Cette idée fausse est née du fait que les images capturées des deux planètes au cours du 20e siècle, notamment par la mission Voyager 2 de la NASA, le seul vaisseau spatial à survoler ces mondes, enregistraient des images dans des couleurs distinctes.
Les images monochromes ont ensuite été recombinées pour créer des images couleur composites, qui n’étaient pas toujours équilibrées avec précision pour obtenir une « vraie » image couleur et, en particulier dans le cas de Neptune, étaient souvent rendues « trop bleues ».
De plus, les premières images de Neptune de Voyager 2 présentaient un contraste fortement amélioré pour mieux révéler les nuages, les bandes et les vents qui façonnent notre perspective moderne de Neptune.
Le professeur Irwin a déclaré : « Bien que les images familières d’Uranus prises par Voyager 2 aient été publiées sous une forme plus proche des « vraies » couleurs, celles de Neptune ont en fait été étirées et améliorées, et donc rendues artificiellement trop bleues. Même si les images artificiellement saturées La couleur était connue à l’époque parmi les planétologues (et les images étaient publiées avec des légendes l’expliquant) et cette distinction s’était perdue au fil du temps. En appliquant notre modèle aux données originales, nous avons pu reconstituer la représentation la plus précise à ce jour de la couleur. de Neptune et d’Uranus.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé les données du spectrographe d’imagerie du télescope spatial (STIS) du télescope spatial Hubble et de l’explorateur spectroscopique multi-unités (MUSE) du très grand télescope de l’Observatoire européen austral. Dans les deux instruments, chaque pixel représente un spectre continu de couleurs.
Cela signifie que les observations STIS et MUSE peuvent être traitées sans ambiguïté pour déterminer la véritable couleur apparente d’Uranus et de Neptune. Les chercheurs ont utilisé ces données pour rééquilibrer les images couleur composites enregistrées par la caméra Voyager 2, ainsi que par la caméra grand champ 3 (WFC3) du télescope spatial Hubble.
Cela a révélé qu’Uranus et Neptune sont en fait d’une nuance de bleu verdâtre assez similaire. La principale différence est que Neptune a une légère touche de bleu supplémentaire, que le modèle révèle être due à une couche de brume plus fine sur cette planète.
L’étude apporte également une réponse au mystère de longue date de la raison pour laquelle la couleur d’Uranus change légèrement au cours de son orbite de 84 ans autour du soleil. Les auteurs sont arrivés à leur conclusion après avoir d’abord comparé les images de la géante de glace aux mesures de sa luminosité, enregistrées par l’observatoire Lowell en Arizona de 1950 à 2016 aux longueurs d’onde bleues et vertes.
Ces mesures ont montré qu’Uranus apparaît un peu plus verte à ses solstices (c’est à dire d’été et d’hiver), lorsqu’un des pôles de la planète est pointé vers notre étoile. Mais pendant ses équinoxes, lorsque le soleil est au-dessus de l’équateur, sa teinte est un peu plus bleue.
On sait que cela s’explique en partie par le fait qu’Uranus a une rotation très inhabituelle. En fait, elle tourne presque sur le côté pendant son orbite, ce qui signifie que pendant les solstices de la planète, son pôle nord ou sud pointe presque directement vers le soleil et la Terre. Ceci est important, selon les auteurs, car tout changement dans la réflectivité des régions polaires aurait donc un impact important sur la luminosité globale d’Uranus vu de notre planète.
Ce que les astronomes étaient moins clairs, c’est comment et pourquoi cette réflectivité diffère. Cela a conduit les chercheurs à développer un modèle comparant les spectres des régions polaires d’Uranus à ceux de ses régions équatoriales. Il a été constaté que les régions polaires sont plus réfléchissantes aux longueurs d’onde vertes et rouges qu’aux longueurs d’onde bleues, en partie parce que le méthane, qui absorbe le rouge, est environ deux fois moins abondant près des pôles qu’à l’équateur.
Animation des changements saisonniers de couleur sur Uranus au cours de deux années Uranus (une année Uranus équivaut à 84,02 années terrestres), allant de 1900 à 2068 et commençant juste avant le solstice d’été austral, lorsque le pôle sud d’Uranus pointe presque directement vers le Soleil. Le disque de gauche montre l’apparence d’Uranus à l’œil nu, tandis que le disque de droite a été étiré et amélioré pour rendre les caractéristiques atmosphériques plus claires. Dans cette animation, la rotation d’Uranus a été ralentie plus de 3 000 fois afin que la rotation planétaire puisse être vue, avec des nuages d’orage discrets passant à travers le disque de la planète. Alors que la planète se rapproche de ses solstices, on peut voir un « capot » polaire pâle, caractérisé par une opacité croissante des nuages et une abondance réduite de méthane, remplissant une plus grande partie du disque de la planète, entraînant des changements saisonniers dans la couleur globale de la planète. La taille changeante du disque d’Uranus est due au changement de la distance d’Uranus au Soleil au cours de son orbite. Crédit : Patrick Irwin, Université d’Oxford
Cependant, cela n’était pas suffisant pour expliquer complètement le changement de couleur, c’est pourquoi les chercheurs ont ajouté une nouvelle variable au modèle sous la forme d’un « capot » de brume glacée qui s’épaissit progressivement et qui a déjà été observée au-dessus du pôle ensoleillé d’été comme la planète. passe de l’équinoxe au solstice.
Les astronomes pensent qu’il s’agit probablement de particules de glace de méthane. Lorsqu’elles sont simulées dans le modèle, les particules de glace ont encore augmenté la réflexion aux longueurs d’onde vertes et rouges aux pôles, offrant une explication quant à la raison pour laquelle Uranus est plus verte au solstice.
Le professeur Irwin a déclaré : « Il s’agit de la première étude qui associe un modèle quantitatif à des données d’imagerie pour expliquer pourquoi la couleur d’Uranus change au cours de son orbite. De cette façon, nous avons démontré qu’Uranus est plus vert au solstice en raison des régions polaires ayant une abondance réduite de méthane mais également une épaisseur accrue de particules de glace de méthane brillamment dispersées.
Le Dr Heidi Hammel, de l’Association des universités pour la recherche en astronomie (AURA), qui a passé des décennies à étudier Neptune et Uranus mais n’a pas participé à l’étude, a déclaré : « La perception erronée de la couleur de Neptune, ainsi que les changements de couleur inhabituels d’Uranus, nous tourmentent depuis des décennies. Cette étude approfondie devrait enfin mettre un terme à ces deux problèmes.
Les géantes de glace Uranus et Neptune restent une destination alléchante pour les futurs explorateurs robotiques, s’appuyant sur l’héritage du Voyager dans les années 1980.
Le professeur Leigh Fletcher, planétologue de l’Université de Leicester et co-auteur de la nouvelle étude, a déclaré : « Une mission visant à explorer le système uranien, depuis son étrange atmosphère saisonnière jusqu’à sa collection diversifiée d’anneaux et de lunes, est un défi de taille. priorité des agences spatiales dans les décennies à venir. »
Cependant, même un explorateur planétaire de longue durée, en orbite autour d’Uranus, ne pourrait capturer qu’un bref instantané d’une année uranienne.
« Des études terrestres comme celle-ci, montrant comment l’apparence et la couleur d’Uranus ont changé au fil des décennies en réponse aux saisons les plus étranges du système solaire, seront essentielles pour replacer les découvertes de cette future mission dans un contexte plus large », a ajouté le professeur Fletcher. .
Plus d’information:
Patrick Irwin et al, Modélisation du cycle saisonnier de la couleur et de la magnitude d’Uranus, et comparaison avec Neptune, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2023). DOI : 10.1093/mnras/stad3761