Loin, très loin du soleil, Uranus possède une atmosphère bleu-vert qui laisse deviner sa composition. L’une des deux géantes de glace, la composition de la planète diffère quelque peu de Jupiter et de Saturne en ce qu’elle est constituée de plus de glace que de gaz.
« Uranus et Neptune sont vraiment uniques dans notre système solaire. Ce sont des planètes très différentes des autres auxquelles nous pensons », a déclaré la scientifique spécialiste des planètes Amy Simon sur le podcast Gravity Assist de la NASA. « Si nous les appelons géantes de glace, c’est en partie parce qu’elles contiennent beaucoup de glace d’eau. Ainsi, alors que certaines des autres planètes géantes gazeuses sont principalement composées d’hydrogène et d’hélium, elles sont principalement composées d’eau et d’autres glaces. »
La surface d’Uranus
Comme les autres géantes gazeuses, Uranus n’a pas de surface solide et bien définie. Au lieu de cela, l’atmosphère gazeuse, liquide et glacée s’étend jusqu’à l’intérieur de la planète. Si vous vous posiez – et faisiez du surplace – au point de transition entre l’atmosphère et l’intérieur, vous ressentiriez moins de pression gravitationnelle que sur Terre. La gravité sur Uranus ne représente qu’environ 90 % de celle de la Terre ; si vous pesez 100 livres chez vous, vous ne pèseriez que 91 livres sur Uranus.
« Je pense que la pauvre Uranus est mal comprise, en fait », a déclaré la scientifique planétaire Amy Simon sur le podcast Gravity Assist de la NASA. « Uranus a une apparence très fade la plupart du temps. C’est une sorte de planète bleu pâle. C’est le vrai point bleu pâle. »
Uranus est la deuxième planète la moins dense du système solaire, ce qui indique qu’elle est composée principalement de glaces. Contrairement à Jupiter et Saturne, qui sont composés principalement d’hydrogène et d’hélium, Uranus ne contient qu’une petite partie de ces éléments légers. Elle abrite également quelques éléments rocheux, dont la masse équivaut à 0,5 à 1,5 fois celle de la Terre. Mais la majeure partie de la planète est constituée de glaces, principalement de l’eau, du méthane et de l’ammoniac. Les glaces dominent parce que la vaste distance qui sépare Uranus du soleil permet à la planète de maintenir des températures glaciales.
Un noyau frigide
Alors que la plupart des planètes ont des noyaux fondus rocheux, on pense que le centre d’Uranus contient des matériaux glacés. Le noyau liquide constitue 80 % de la masse de la planète, principalement composé de glace d’eau, de méthane et d’ammoniac, bien qu’il ne s’étende que sur environ 20 % du rayon.
La chaleur interne d’Uranus est plus faible que ce à quoi les astronomes s’attendent. Le noyau de la planète se réchauffe jusqu’à 9 000 degrés Fahrenheit (4 982 degrés Celsius). Cela semble chaud, mais c’est en fait plutôt cool par rapport aux noyaux des autres planètes. Selon Simon, Uranus est le seul monde qui ne dégage pas plus de chaleur de son noyau qu’il n’en reçoit du soleil.
Alors que les autres géantes gazeuses sont alimentées par leur noyau, Uranus ne dégage presque pas de chaleur excédentaire dans l’espace. Une raison pour cela pourrait être due à un impact peu après la formation de la planète. La rotation latérale actuelle de la planète, qui tourne à un angle de 90 degrés par rapport aux autres planètes du système solaire, indique déjà une collision. L’impact pourrait également avoir découpé une partie du noyau, le laissant avec une température plus basse.
Un étrange champ magnétique
Les mouvements à l’intérieur du noyau ont tendance à entraîner le champ magnétique d’une planète, mais le champ autour d’Uranus est étrange. Assez faible, aucune indication d’un champ n’a été enregistrée jusqu’à ce que le Voyager 2 de la NASA arrive sur la planète en 1986.
Généralement, un champ magnétique enveloppe la planète à partir de ses pôles. Sur Terre, par exemple, le pôle Nord géographique est très proche du pôle Nord magnétique. Mais Uranus, découverte en 1781, est inclinée sur le côté, de sorte qu’un pôle ou l’autre est pointé presque directement vers le soleil. Le champ magnétique de la planète est décalé de près de 60 degrés par rapport aux pôles, créant un champ magnétique qui a tendance à être plus fort à un pôle qu’à l’autre.
Bien que le champ magnétique d’Uranus soit étrange, il n’est pas unique. Neptune, l’autre géante de glace, peut se vanter d’avoir un champ magnétique similaire, ce qui amène les astronomes à conclure que le noyau ne peut pas être le moteur des champs.
« Si vous pouviez penser à deux aimants croisés l’un avec l’autre, c’est presque comme ça », a déclaré Simon. « C’est vraiment étrange ».
En 2017, les chercheurs ont découvert que le champ magnétique autour de la géante de glace pouvait avoir un effet étrange, semblable à un stroboscope. Chaque fois que la planète tourne (environ toutes les 17,24 heures), le champ asymétrique culbute, s’ouvrant et se fermant au fur et à mesure que les champs magnétiques se déconnectent et se reconnectent.
« Uranus est un cauchemar géométrique », a déclaré dans un communiqué Carol Paty, professeur agrégé à l’école des sciences de la terre &atmosphérique de Georgia Tech et coauteur de l’étude. « Le champ magnétique dégringole très rapidement, comme un enfant qui fait la roue en descendant une colline la tête en bas. Lorsque le vent solaire magnétisé rencontre ce champ culbutant de la bonne manière, il peut se reconnecter, et la magnétosphère d’Uranus passe d’ouverte à fermée à ouverte sur une base quotidienne. »
Anneaux rocheux
Comme toutes les géantes gazeuses, Uranus porte un ensemble d’anneaux rocheux autour de son équateur. Ces fines bandes, dont la plupart ne font que quelques kilomètres de large, sont constituées de minuscules morceaux de roche et de glace inférieurs à un mètre. La planète possède au moins 13 anneaux connus dans deux systèmes.
L’anneau le plus externe d’Uranus brille d’un bleu vif. Saturne est le seul autre monde du système solaire à posséder un anneau bleu. Les anneaux bleus des deux mondes sont associés à des lunes, Saturne avec Encelade et Uranus avec Mab.
« L’anneau extérieur de Saturne est bleu et a Encelade juste en plein sur son point le plus brillant, et Uranus est étonnamment similaire, avec son anneau bleu juste au-dessus de l’orbite de Mab », a déclaré Imke de Pater, professeur d’astronomie à l’Université de Californie, Berkeley, dans un communiqué de 2006.
Les vagues dans l’anneau laissent entendre que la planète pourrait avoir plus que les 27 lunes connues.
« Aux bords des anneaux… c’est presque comme si la quantité de choses montait et descendait d’une manière périodique qui ressemble à une vague, avec des crêtes et des creux », a déclaré à Space.com Robert Chancia, alors étudiant diplômé de l’Université de l’Idaho. « Cela semble cohérent avec quelque chose qui perturbe les anneaux là-bas », a-t-il ajouté.
« Sur la base de l’amplitude de ce modèle de vague et de cette distance de l’anneau … et de nos tentatives pour trouver la lune dans les images, cela pointe essentiellement vers s’ils existent, ils sont assez minuscules », a déclaré Chancia. Il a estimé que les lunes, si elles existent, sont probablement plus petites que 3 miles (5 kilomètres) de rayon.
En plus de pointer vers des lunes potentiellement invisibles, les minces anneaux étroits peuvent également aider les chercheurs à mieux comprendre la planète.
« Les anneaux sont formidables parce qu’ils sont une façon dont nous pouvons effectivement faire une sorte d’équivalent de la sismologie sur les planètes », a déclaré Simon. « Nous pouvons regarder comment les anneaux oscillent et comment leurs formes changent et en apprendre un peu plus sur l’intérieur des planètes. »
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