Les deux géantes de glace du système solaire, Neptune et Uranus, sont bleues, mais n’ont pas la même couleur. Peut-on expliquer précisément pourquoi ?

La Terre n’est pas la seule à détenir le titre de planète bleue. Aux confins du système solaire, on trouve les deux géantes de glace, Neptune et Uranus. Elles se distinguent par une douce couleur bleutée, mais légèrement différente l’une de l’autre : Neptune est bleu marine, Uranus est bleu pâle. Il y a aussi une légère distinction de texture, car Uranus est d’un bleu très uniforme, quand Neptune a des stries nuancées qui laissent apparaître des tâches.

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Uranus (à gauche, d’un bleu clair et pâle, uniforme) et Neptune (à droite, d’un bleu plus foncé, avec des taches visibles) photographiées par Voyager 2. // Source : Nasa

Pourtant, les deux planètes sont assez similaires. Elles font quasiment la même taille (Neptune : 49 244 km de diamètre ; Uranus : 50 724 km) et, surtout, leur composition a de nombreux points communs. La différence de couleur intéresse donc les scientifiques, car, en astronomie, ce type d’éléments observationnels constitue en soi des informations.

A-t-on, à ce jour, la réponse sur cette différence de couleur ? Oui et non. Une publication avait été diffusée début janvier 2022, en annonçant avoir identifié la clé. Mais l’étude n’a pas été publiée dans une revue scientifique, elle n’est qu’en pré-publication pour l’instant, elle n’a donc qu’une faible force de preuve. Quelles sont les explications des auteurs ?

Uranus et Neptune n’ont pas la même opacité atmosphérique

Si les planètes ont une structure très similaire, la clé de la différence de couleur est probablement à trouver dans l’atmosphère. Les auteurs ont donc produit des modèles en compilant les observations dans le visible et dans le proche infrarouge. L’objectif : pouvoir regarder plus précisément les différentes couches atmosphériques.

Et ce faisant, ils ont pu déceler une distinction majeure dans la couche de brume photochimique. Sur la plupart des planètes (y compris la Terre), ces particules de brume apparaissent lorsque le rayonnement ultraviolet du Soleil décompose les particules d’aérosol dans l’atmosphère.

Sur Uranus, cette couche appelée Aérosol-2 est deux fois plus opaque que sur Neptune, ce qui explique cette apparence bleutée plus pâle et uniforme : « Comme ces particules absorbent les UV, cela explique la plus faible réflectivité UV observée sur Uranus, et cela explique également pourquoi Uranus semble avoir une couleur bleue plus pâle à l’œil humain que Neptune, puisque ces particules se réfléchissent sur un spectre visible proche du blanc », écrivent les auteurs.

Le fait que la couche Aérosol-2 soit moins opaque sur Neptune explique aussi pourquoi on distingue davantage de nuances — des stries, des tâches — à sa surface : en étant moins opaque, moins réfléchissante, elle permet davantage de voir « au travers » que pour Uranus.

Cette explication ne livre pas une réponse entière : il s’agit seulement du comment, pas du pourquoi. Pourquoi les deux planètes n’ont-elles pas la même épaisseur de couche Aérosol-2 ? Il semblerait, selon les auteurs, que la réponse soit à trouver… dans une couche encore inférieure, Aérosol-1. À ce niveau-là, sur Neptune, le méthane se dissiperait plus efficacement que sur Uranus, ce qui provoquerait la plus grande dissipation de la brume sur la couche supérieure Aérosol-2.

Pour mieux comprendre Uranus et Neptune, il faut envoyer une sonde

Bien que ces hypothèses soient solidement ancrées dans les données obtenues à ce jour, envoyer une sonde vers ces planètes aiderait grandement à faire avancer la recherche. Malheureusement, Neptune et Uranus sont les grandes oubliées de l’exploration spatiale pour l’instant : la dernière fois qu’une sonde les a regardées, c’était Voyager 2, en 1986, et elle ne faisait que passer puisqu’elle se destinait à quitter le système solaire.

Mais cela pourrait changer : au printemps 2022, un rapport du comité US National Academies cible Uranus comme une mission de « haute priorité ». L’idée serait de déployer une sonde en orbite autour de la planète (Uranus Orbiter and Probe). Il est clair qu’un tel instrument permettrait de mieux comprendre l’atmosphère, ses couches, sa composition.