Uranus et Neptune pourraient ne pas être ces « géants de glace » que nous pensions : une nouvelle étude suggère que les deux planètes pourraient être des géants rocheux.
Notre idée de l’intérieur des planètes les plus éloignées du système solaire pourrait être erronée. Un groupe de chercheurs de l’Université de Zurich et du centre suisse NCCR PlanetS a développé de nouveaux modèles qui remettent en question la classification traditionnelle d’Uranus et Neptune comme des « géants de glace » : à l’intérieur, expliquent les chercheurs, il pourrait y avoir beaucoup plus de roche et beaucoup moins d’eau que ce qui a toujours été pensé.
L’étude, publiée sur Astronomy & Astrophysics, ne prétend pas définir avec certitude la composition des deux planètes, mais montre qu’il n’est pas du tout obligatoire de les imaginer comme des mondes dominés par la glace. Une conclusion qui s’accorde aussi avec ce que nous savons sur d’autres objets lointains, comme Pluton, qui s’avère étonnamment riche en matériel rocheux.
Des planètes encore à comprendre. Deux planètes extrêmes et encore peu connues, Uranus et Neptune, sont les plus éloignées du Soleil : Uranus orbite à environ 2,9 milliards de kilomètres de la Terre (en moyenne). Il a un diamètre d’environ 50 700 kilomètres, tandis que Neptune se situe encore plus loin, à 4,3 milliards de kilomètres de notre planète, et a un diamètre d’environ 49 200 kilomètres.
Tous deux sont traditionnellement étiquetés comme des « géants de glace », en contraste avec les « géants gazeux » Jupiter et Saturne. Mais cette distinction, selon les chercheurs suisses, serait trop simpliste.
« La classification des géants de glace est excessivement simplifiée », explique Luca Morf, doctorant à l’Université de Zurich et premier auteur de l’étude. « Uranus et Neptune restent des planètes très peu comprises ».
Un nouveau modèle. Jusqu’à présent, les chercheurs ont utilisé deux approches différentes : des modèles physiques, précis mais qui entraînent trop de questions sans réponse; des modèles empiriques, simples mais incomplets et trop éloignés de la réalité. La nouvelle méthode développée par l’équipe suisse combine pour la première fois les points forts des deux, créant un modèle « agnostique », c’est-à-dire sans préjugés sur la composition interne.
Comment ça fonctionne ? Les chercheurs sont partis d’une densité interne aléatoire, sans supposer qu’il y ait de la glace. Puis ils ont calculé le champ gravitationnel compatible avec les données d’observation. À partir de ces informations, ils ont déduit une composition possible. Cependant, l’ensemble du processus a été répété des milliers de fois jusqu’à ce que le modèle concorde au mieux avec les mesures réelles.
Le résultat ? Un éventail complètement nouveau de possibilités. « C’était une idée que nous avions proposée il y a 15 ans », raconte Ravit Helled, professeure à l’Université de Zurich et coordinatrice du projet.
« Maintenant, nous avons enfin les outils numériques pour démontrer que Uranus et Neptune pourraient être riches en eau… mais aussi en roches ». Les chercheurs toutefois ne se sont pas aventurés à définir la structure interne possible avec les diamètres des éventuels niveaux rocheux et/ou glacés, car les paramètres restent encore trop fragiles.
Des champs magnétiques « fous ». Une des caractéristiques les plus énigmatiques des deux planètes est le champ magnétique, complètement différent de celui terrestre. Sur Terre les pôles magnétiques sont deux et bien définis; sur Uranus et Neptune, en revanche, la dynamo interne produit des champs irréguliers, inclinés, avec plusieurs pôles.
Les nouveaux modèles suggèrent la présence de couches d « eau ionique » – eau comprimée à des pressions et températures extrêmes, capable de conduire l’électricité – qui généreraient des dynamos magnétiques dans des zones insolites. De plus, selon les chercheurs, le champ magnétique d’Uranus prendrait son origine plus profondément que celui de Neptune.
Nouvelles missions. Bien que les résultats soient prometteurs, il subsiste des marges d’incertitude. « Nous ne connaissons pas encore bien le comportement des matériaux dans les conditions extrêmes du cœur d’une planète », explique Morf. « Cela pourrait influencer les résultats, et c’est pourquoi nous devrons améliorer les modèles ».
Une chose est toutefois claire: les observations disponibles aujourd’hui ne suffisent pas à dire si Uranus et Neptune sont vraiment des géants de glace ou, en partie, des géants rocheux. Pour le découvrir, il faudrait de nouvelles sondes, comme cela s’est fait pour Jupiter avec la mission Juno ou pour Saturne avec Cassini et les futures missions dédiées. « Nous avons besoin de missions sur Uranus et Neptune qui puissent révéler leur vraie nature », conclut Helled.
