MacroCosmos juillet-août 2022

JUILLET-AOÛT 2022 C e diagramme montre trois couches d’aérosols dans les atmosphères d’Uranus et de Neptune, telles qu’elles ont été modélisées par une équipe de scien- tifiques dirigée par Patrick Irwin. L’échelle de hauteur sur le diagramme représente une pression supérieure à 10 bars. La couche la plus profonde (la couche Aerosol-1) est épaisse et composée d’un mélange de glace de sulfure d’hydrogène et de particules produites par l’interaction des atmosphères des planètes avec la lumière du soleil. La couche clé affectant la couleur est la couche intermédiaire, une couche de particules de brume (appelée couche Aerosol-2) qui est plus épaisse sur Uranus que sur Neptune. Au-dessus de ces deux couches se trouve une vaste couche de brume (la couche Aerosol-3) comparable à la couche inférieure, mais plus ténue. Sur Neptune, de grosses particules de glace de méthane se forment également au-dessus de cette couche. [International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA, J. da Silva/NASA /JPL-Caltech /B. Jónsson] termédiaire, une couche de parti- cules de brume (appelée dans l’arti- cle la couche Aerosol-2) plus épaisse sur Uranus que sur Neptune. L’équipe soupçonne que la glace de méthane sur les deux planètes se condense sur les particules de cette couche, entraînant les particules plus profondément dans l’atmosphère, sous une pluie de neige de méthane. Puisque Neptune a une atmosphère plus active et turbulente que celle d’Uranus, l’équipe pense qu’elle est plus efficace pour produire des par- ticules de méthane dans la couche de brume, et donc de neige. Le pro- cessus élimine plus de brume et maintient la couche de brume sur Neptune plus fine qu’elle ne l’est sur Uranus, rendant la couleur bleue de Neptune plus intense. « Nous espé- rions que le développement de ce modèle nous aiderait à comprendre les nuages et les brumes dans les at- mosphères des géantes de glace » , a déclaré Mike Wong, astronome à l’Université de Californie à Berkeley et membre de l’équipe à l’origine de ce résultat. « Expliquer la différence de couleur entre Uranus et Neptune a été un bonus inattendu ! » Pour créer ce modèle, l’équipe d’Irwin a analysé une série d’observations des planètes qui incluent des longueurs d’onde ultraviolettes, visibles et de l’infrarouge proche (0,3 à 2,5 micro- mètres), réalisées avec le Near-Infra- red Integral Field Spectrometer (NIFS) sur le télescope Gemini North, près du sommet du Maunakea, à Hawai’i (qui fait partie de l’Observatoire in- ternational Gemini, un programme du NOIRLab de la NSF), ainsi que des données d’archives de la NASA Infra- red Telescope Facility, également si- tuée à Hawai’i, et du télescope spa- tial Hubble. L’instrument NIFS sur Gemini North a été particulièrement important pour ce résultat, car il est capable de fournir des spectres (mesures de la luminosité d’un objet à différentes longueurs d’onde) pour chaque point de son champ de vision. Cela a fourni à l’équipe des mesures détail- lées de la réflectivité des atmo- sphères des deux planètes autant sur l’ensemble du disque de la planète que sur une gamme de longueurs d’onde de l’infrarouge proche. « Les Observatoires Gemini conti- nuent de produire de nouvelles in- formations sur la nature de nos voisins planétaires » , a déclaré Mar- tin Still, responsable du programme Gemini à la National Science Foun- dation. « Dans cette expérience, Ge- mini North a fourni un composant dans une suite de structures terres- tres et spatiales essentielles à la dé- tection et à la caractérisation de la brume atmosphérique. » Le modèle aide de plus à expliquer les taches sombres qui sont parfois visibles sur Neptune et moins fré- quemment observées sur Uranus. Bien que les astronomes aient déjà été conscients de la présence de taches sombres dans l’atmosphère des deux planètes, ils ne savaient pas quelle couche d’aérosol causait ces taches sombres, ni pourquoi les aé- rosols de ces couches étaient moins réfléchissants. Les recherches de l’équipe éclairent ces questions en montrant qu’un assombrissement de la couche plus profonde de leur mo- dèle produirait des taches sombres semblables à celles observées sur Neptune et peut-être Uranus. !