Uranus et Neptune se ressemblent tellement qu'on les présente souvent comme des jumelles. Leur composition pourrait pourtant raconter deux histoires très différentes.
Ces deux planètes sont les plus éloignées du Soleil. Elles ont des tailles voisines, une couleur bleutée et d'épaisses atmosphères. On les appelle des géantes glacées, car elles contiennent notamment de l'eau, de l'ammoniac et du méthane, sous des formes très différentes de celles que nous connaissons sur Terre.
Uranus et Neptune, la Terre en comparaison.
Lunar and Planetary Institute from Houston, TX, USA · CC BY 2.0
Pendant longtemps, les astronomes ont pensé qu'elles s'étaient formées à partir de matériaux comparables, dans la même grande région du jeune Système solaire. Une nouvelle étude laisse cependant penser que Neptune possède beaucoup plus d'oxygène qu'Uranus dans les profondeurs de son atmosphère.
Les chercheurs ont étudié un gaz présent plus haut dans leurs atmosphères : le monoxyde de carbone. Sa quantité fournit des indices sur les éléments chimiques cachés bien plus bas.
L'équipe a comparé ces observations à des simulations du fonctionnement des atmosphères. Elle a notamment tenu compte des mouvements qui transportent les gaz entre différentes altitudes et des différences entre les régions des planètes. Les calculs indiquent que les couches profondes de Neptune seraient nettement plus riches en oxygène.
Lorsque le Système solaire s'est formé, il y a environ 4,5 milliards d'années, la température variait avec la distance au Soleil. Selon l'endroit, l'eau et d'autres substances pouvaient se condenser en particules solides ou rester sous forme de gaz. Les matériaux disponibles pour fabriquer les planètes n'étaient donc pas partout identiques.
Les chercheurs ont comparé les compositions estimées avec des modèles du jeune Système solaire. Les matériaux ayant formé Neptune étaient situés bien plus près du Soleil, contrairement à ceux d'Uranus. Les deux planètes n'auraient donc pas nécessairement grandi au même endroit, et une migration planétaire a pu ensuite les placer dans les orbites qu'elles occupent aujourd'hui.
Cette explication nécessite toutefois des vérifications. Les calculs dépendent notamment de la vitesse à laquelle les gaz circulent dans les atmosphères, difficile à connaître sans mesures sur place. Des différences dans leur évolution ultérieure pourraient aussi avoir joué un rôle.
Les scientifiques ont besoin de nouvelles observations, et surtout d'une sonde capable d'étudier Uranus de près. Les ressemblances - ou non - entre les deux planètes cachent peut-être une partie importante de l'histoire de notre Système solaire.