Neptune (planète) - Définition

Caractéristiques physiques

Composition interne

La composition interne de Neptune serait similaire à celle d'Uranus. Elle possède très probablement un noyau solide de silicates et de fer d'à peu près la masse de la Terre. Au-dessus de ce noyau, là encore à l'instar d'Uranus, Neptune présenterait une composition assez uniforme (roches en fusion, glaces, 15 % d'hydrogène et un peu d'hélium) et non pas une structure « en couches » comme Jupiter et Saturne.

Cependant, plusieurs modèles actuels de la structure d'Uranus et Neptune proposent l'existence de 3 couches : un cœur de type tellurique, une couche moyenne, de glacée à fluide, formée d'eau, méthane et ammoniac, et une atmosphère hydrogène-hélium dans les proportions solaires.

La pression maximum de la couche médiane est estimée à 600 GPa (6 millions d'atmosphères) et sa température maximum à 7000 K, si bien que les études théoriques et les expériences réalisées par compression laser sur ses molécules ont conduit en 1981 Marvin Ross (University of California, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA) à poser qu'elle soit totalement ionisée et que le méthane y soit pyrolysé en carbone sous forme de métal ou de diamant. Le méthane se décompose en carbone et en hydrocarbures. La précipitation du carbone libère de la chaleur (énergie potentielle gravitationnelle convertie en chaleur) qui entraîne des courants de convection qui libèrent les hydrocarbures dans l'atmosphère. Ce modèle expliquerait la présence d'hydrocarbures divers dans l'atmosphère de cette planète. Sous l'action de la pression, le carbone adopte un état plus stable, le diamant solide qui flotte sur un océan de carbone métallique liquide.

Aujourd’hui, un groupe de chercheurs du laboratoire national de Lawrence Livermore a publié dans Nature les résultats d’études portant sur le point de fusion du carbone diamant à hautes pressions : partis de 40 millions d’atmosphère, ces chercheurs conservent du liquide à 11 millions d’atmosphères et 50 000 K, ont observé des fragments de diamant solide se former et flotter à la surface du liquide.

Neptune et Uranus étant composées d’environ 10% de carbone et des conditions similaires aux précédentes pouvant exister à grandes profondeurs dans ces planètes, il pourrait donc s'y trouver des icebergs en diamant flottant sur du carbone liquide.

Atmosphère

L'atmosphère de Neptune, épaisse de plus de 8 000 km, est composée à haute altitude de 80 % d'hydrogène et de 19 % d'hélium avec de l'ordre de 1,5 % de méthane CH₄. Des traces d'ammoniac (NH₃), d'éthane (C₂H₆) et d'acétylène (C₂H₂) ont également été détectées.

La couleur bleue de Neptune provient principalement du méthane qui absorbe la lumière dans les longueurs d'onde du rouge. Cependant, la couleur azur de l'atmosphère de Neptune ne peut être expliquée par le seul méthane — qui donnerait une couleur plus proche de l'aigue-marine d'Uranus — et d'autres espèces chimiques, pour l'heure non identifiées, sont certainement à l'origine de cette teinte particulière.

Neptune, comme les autres géantes gazeuses, possède un système éolien composé par des vents rapides confinés dans des bandes parallèles à l'équateur et d'immenses orages et vortex. Les vents de Neptune sont les plus rapides du Système solaire et peuvent dépasser 580 m/s (environ 2 100 km/h).

Grande tache sombre

Détails de l'atmosphère de Neptune montrant la Grande tache sombre, la Petite tache sombre et le « Scooter » (formation blanche à gauche).

Lors du passage de Voyager 2 en 1989, la marque la plus distinctive de la planète était la « Grande tache sombre » qui présentait à peu près la moitié de la taille de la « Grande tache rouge » de Jupiter. Les vents y soufflaient vers l'ouest à 300 m/s (1 080 km/h) ou encore, jusqu'à 2 500 km/h. Cette tache était un gigantesque ouragan sombre qui pouvait se déplacer à plus de 1 000 km/h.

Cette tache avait disparu lorsque Neptune fut observée par le télescope spatial Hubble en 1994. D'autres taches sombres à d'autres endroits ont été détectées depuis, ce qui indique que l'atmosphère de Neptune change rapidement au cours des siècles.

Anneaux planétaires

Neptune possède des anneaux planétaires peu visibles. Ceux-ci sont sombres et leur composition, ainsi que leur origine, sont inconnues.

Les anneaux de Neptune furent détectés sur Terre au Chili, en 1984 grâce à des observations conduites d'une part à l'ESO par Patrice Bouchet, Jean Manfroid, et Reinhold Haefner pour André Brahic, Bruno Sicardy, et Françoise Roques de l'Observatoire de Meudon, et d'autre part par William Hubbard à partir d'observations conduites par Faith Vilas à l'Observatoire Inter-américain de Cerro Tololo (AURA, Inc.), lors d'occultations d'étoiles ; on pensait alors que ceux-ci n'étaient pas « complets » mais n'étaient que des « arcs » autour de la planète. Cinq ans plus tard, le passage de Voyager 2 a permis de clarifier les connaissances : les anneaux de Neptune sont bien « entiers », il en existe plusieurs et l'un d'entre eux, l'anneau Adams, possède quatre « arcs » (nommés Liberté, Égalité, Fraternité et Courage), qui sont en fait des parties plus brillantes que le reste de l'anneau. La stabilité de ces arcs est un mystère, mais on pense que la lune Galatée, située juste un peu plus près de Neptune, les confine.

L'anneau Lassell est bordé par les anneaux Le Verrier et Arago. Une partie des arcs d'Adams est torsadée mais aucune explication n'a été trouvée à ce jour. L'épaisseur des anneaux est inconnue.

Champ magnétique

Le champ magnétique de Neptune, comme celui d'Uranus, est très incliné par rapport à l'axe de la planète. Il est incliné de 47° et décalé du centre physique de près de 13 500 km (la moitié du rayon). On pense que cette orientation viendrait de courants internes à la planète, extrêmement violents.