Jupiter et Saturne sont plus faciles à observer à l’aide d’un télescope, mais si vous pouviez les voir de près, elles vous sembleraient presque ternes comparées aux géantes glacées, qui arborent des teintes bleues et vertes.
Mais pourquoi bleu plutôt que rouge ? Pourquoi n’y a-t-il pas de géantes glacées vert fluo ?
La Terre : le point bleu pâle
La Terre est si célèbre pour sa couleur bleue que, vue depuis Saturne, elle a inspiré à Carl Sagan son livre Pale Blue Dot (Le point bleu pâle).
L’apparence bleue de la Terre s’explique par la grande quantité d’eau qui recouvre environ 70 % de sa surface et, dans une moindre mesure, par la composition de son atmosphère.
Cependant, la plupart des éléments de notre système solaire ne sont absolument pas bleus. Jupiter et Saturne sont toutes deux jaune-brun, Mars est rouge rouille et Vénus est d’une couleur jaune pâle. Certaines lunes ont des teintes intéressantes de rouge, de brun ou même de vert pâle.
Mais du bleu ? Pas une goutte à part nous et les géantes glacées, Uranus et Neptune.
Pourquoi Uranus est-elle bleue ?
Contrairement à la Terre, Uranus n’est pas bleue à cause de l’eau, mais plutôt à cause du méthane. Oui, le même produit chimique dont on parle dans le contexte des flatulences des vaches, des eaux usées et du gaz naturel.
Bien que les produits chimiques soient différents, la couleur d’Uranus est en fait liée à la raison pour laquelle les océans de la Terre sont bleus.
Dans le cas de l’eau et de nos océans, la lumière rouge est très rapidement absorbée par les molécules d’eau et transformée en chaleur. Par conséquent, si vous plongez un objet rouge dans les profondeurs de l’eau, vous constaterez rapidement qu’il semble noir, car aucune lumière rouge ne peut être réfléchie vers vous ! Les seules couleurs qui subsistent sont le bleu et un peu de vert.
Il se passe quelque chose de très similaire avec le méthane. Tout comme l’eau, le méthane absorbe davantage la lumière rouge que la lumière verte ou bleue. Il absorbe également une grande quantité de lumière infrarouge, ce qui en fait un gaz à effet de serre très puissant.
La lumière rouge étant absorbée par le méthane (et principalement transformée en chaleur), la seule lumière qui peut être réfléchie est la lumière verte et bleue, ce qui donne à Uranus sa couleur bleu-vert caractéristique.
Remarque : ce n’est pas le même phénomène qui explique le ciel bleu. Le ciel bleu apparaît parce que la lumière bleue se disperse davantage que la lumière rouge (diffusion de Rayleigh), ce qui signifie que la lumière bleue vous atteint sous plusieurs angles simultanément, tandis que la lumière plus rouge vous atteint plus directement. C’est ce qui donne au ciel son aspect bleu lumineux et diffus. À mesure que l’atmosphère s’épaissit, les longueurs d’onde plus longues (comme le jaune, l’orange et le rouge) sont également de plus en plus diffusées, ce qui explique pourquoi le ciel devient doré, voire rougeâtre, au coucher du soleil. Plus l’atmosphère est épaisse, plus elle diffuse la lumière !
D’où vient le méthane d’Uranus ?
Sur Terre, nous associons le méthane aux êtres vivants. La digestion des vaches, les micro-organismes qui décomposent les matières végétales anciennes, les termites et les zones humides.
Mais il n’y a certainement pas de vaches sur Uranus, et pour autant que l’on sache, il n’y a pas non plus de micro-organismes. Alors d’où vient le méthane ?
Il existe en fait plusieurs façons de créer du méthane sans aucun organisme vivant. Dans le cas d’Uranus, il provient probablement de la combinaison de molécules plus simples, comme le monoxyde de carbone et l’hydrogène gazeux, au début du système solaire, un processus appelé de manière imaginative « méthanisation ». Le méthane peut également se former lorsque le carbone capte progressivement des atomes d’hydrogène jusqu’à obtenir du méthane, qui est composé de quatre atomes d’hydrogène liés à un atome de carbone (CH4). Dans tous les cas, ce méthane refroidi aurait été collecté par des planestimaux (minuscules protoplanètes) ou serait resté sous forme de poussière glacée riche en méthane qui aurait fini par entrer en collision avec Uranus et déposer du méthane.
Sur des planètes comme Mars ou des lunes comme Titan, il est possible de combiner de l’eau avec différents minéraux pour produire du méthane gazeux, un processus appelé serpentinisation. Cependant, ces corps célestes recèlent également une réponse plus intrigante : la vie. Si Mars n’abrite probablement pas de vie aujourd’hui, elle aurait très bien pu en abriter dans un passé lointain. Et Titan, une lune de Saturne recouverte de méthane et d’autres molécules organiques, pourrait abriter la vie encore aujourd’hui.
Il existe également plusieurs autres moyens de produire du méthane, et probablement certains que nous n’avons pas encore découverts.
Pourquoi Neptune a-t-elle une couleur différente ?
Tout comme Uranus, Neptune est bleue en raison de la présence de méthane dans son atmosphère, et ces deux planètes sont généralement similaires à bien des égards. Alors pourquoi cette différence de couleur ?
Malgré des compositions chimiques similaires, l’atmosphère d’Uranus est littéralement plus brumeuse. Personne ne sait exactement de quoi est composée cette brume, mais plusieurs études ont conclu qu’elle résulte probablement de la réaction de molécules organiques avec la lumière du soleil et d’autres substances chimiques présentes dans l’atmosphère de cette géante glacée. Un article publié en 2022 suggère que la condensation du méthane, qui se présente sous forme de neige ou de grêle, élimine la brume des couches supérieures de l’atmosphère de Neptune, un peu comme la pluie élimine le smog de l’air sur Terre, ce qui donne une couleur bleue plus intense.
Il est intéressant de noter que des découvertes récentes réalisées à l’aide du télescope spatial Hubble suggèrent que la disposition de ces aérosols dans l’atmosphère d’Uranus change selon les saisons, ce qui entraîne des changements de couleur à long terme.
Conclusion
Malgré des décennies d’études, Uranus et Neptune sont encore mal connues, même comparées à Jupiter ou Saturne. Cependant, la NASA s’est attelée à la tâche en prévoyant la mission « Uranus Orbiter and Probe » qui enverra une sonde orbiter autour d’Uranus au mieux vers 2040.
