En tant que géant du gaz (ou géant de la glace), Neptune n'a pas de surface solide. En fait, le disque bleu-vert que nous avons tous vu sur les photos au fil des ans est en fait une illusion. Ce que nous voyons est en fait le sommet de certains nuages de gaz très profonds, qui à leur tour cèdent la place à de l'eau et à d'autres glaces fondues qui reposent sur un noyau d'environ la taille de la Terre composé de roche silicatée et d'un mélange nickel-fer. Si une personne tentait de se tenir sur Neptune, elle coulerait à travers les couches gazeuses.
En descendant, ils subiraient des températures et des pressions accrues jusqu'à ce qu'ils touchent finalement le noyau solide lui-même. Cela étant dit, Neptune a une sorte de surface (comme avec les autres géantes de gaz et de glace) qui est définie par les astronomes comme étant le point de l'atmosphère où la pression atteint un bar. Pour cette raison, la surface de Neptune est l'un des endroits les plus actifs et dynamiques de tout le système solaire.
Composition et structure:
Avec un rayon moyen de 24 622 ± 19 km, Neptune est la quatrième plus grande planète du système solaire. Mais avec une masse de 1,0243 × 1026 kg - qui est environ 17 fois celui de la Terre - c'est le troisième Uranus le plus massif et le plus puissant. En raison de sa taille plus petite et de ses concentrations plus élevées de substances volatiles par rapport à Jupiter et à Saturne, Neptune (un peu comme Uranus) est souvent appelé un «géant de glace» - une sous-classe d'une planète géante.
Comme pour Uranus, l'absorption de la lumière rouge par le méthane atmosphérique fait partie de ce qui donne à Neptune sa teinte bleue, bien que celle de Neptune soit plus sombre et plus vive. Étant donné que la teneur en méthane atmosphérique de Neptune est similaire à celle d'Uranus, certains constituants atmosphériques inconnus contribueraient à la coloration plus intense de Neptune.
Tout comme Uranus, la structure interne de Neptune est différenciée entre un noyau rocheux composé de silicates et de métaux; un manteau composé d'eau, d'ammoniac et de glaces méthaniques; et une atmosphère constituée d'hydrogène, d'hélium et de méthane. Son atmosphère est également divisée en quatre couches, constituées (de l’intérieur à l’extérieur) de la troposphère inférieure, de la stratosphère, de la thermosphère et de l’exosphère.
Les deux régions principales de l’atmosphère de Neptune sont les deux plus intérieures: la basse troposphère, où les températures diminuent avec l’altitude; et la stratosphère, où la température augmente avec l'altitude. Dans la troposphère, les niveaux de pression varient de un à cinq bars (100 et 500 kPa), par conséquent la surface de Neptune est définie comme étant dans cette région.
Atmosphère:
On peut donc dire que la "surface" de Neptune est composée d'environ 80% d'hydrogène et 19% d'hélium, avec une trace de méthane. La couche de surface est également imprégnée de bandes de nuages itinérants de compositions variables, en fonction de l'altitude et de la pression. Au niveau supérieur, les températures conviennent pour que le méthane se condense et les conditions de pression sont telles que des nuages constitués d'ammoniac, de sulfure d'ammonium, d'hydrogène sulfuré et d'eau peuvent exister.
À des niveaux inférieurs, on pense que des nuages d'ammoniac et de sulfure d'hydrogène se forment. Des nuages plus profonds de glace d'eau devraient également être trouvés dans les régions inférieures de la troposphère, où les pressions d'environ 50 bars (5,0 MPa) et la température de 273 K (0 ° C) sont courantes.
Pour des raisons qui restent obscures, la thermosphère de la planète connaît des températures inhabituellement élevées d'environ 750 K (476,85 ° C / 890 ° F). La planète est trop éloignée du Soleil pour que cette chaleur soit générée par le rayonnement ultraviolet, ce qui signifie qu'un autre mécanisme de chauffage est impliqué - ce qui pourrait être l'interaction de l'atmosphère avec les ions dans le champ magnétique de la planète, ou les ondes de gravité de l'intérieur de la planète qui se dissipent dans l'atmosphère.
Parce que Neptune n'est pas un corps solide, son atmosphère subit une rotation différentielle. La large zone équatoriale tourne avec une période d'environ 18 heures, ce qui est plus lent que la rotation de 16,1 heures du champ magnétique de la planète. En revanche, l'inverse est vrai pour les régions polaires où la période de rotation est de 12 heures.
Cette rotation différentielle est la plus prononcée de toutes les planètes du système solaire et se traduit par un fort cisaillement du vent latitudinal et de violentes tempêtes. Les trois plus impressionnants ont tous été repérés en 1989 par le Voyager 2 sonde spatiale, puis nommé en fonction de leurs apparences.
Le premier à être repéré était une tempête anticyclonique massive mesurant 13 000 x 6 600 km et ressemblant à la grande tache rouge de Jupiter. Connue sous le nom de Great Dark Spot, cette tempête n'a pas été repérée cinq plus tard (2 novembre 1994) lorsque le télescope spatial Hubble l'a recherchée. Au lieu de cela, une nouvelle tempête d'apparence très similaire a été trouvée dans l'hémisphère nord de la planète, suggérant que ces tempêtes ont une durée de vie plus courte que celle de Jupiter.
Le Scooter est une autre tempête, un groupe de nuages blancs situé plus au sud que le Great Dark Spot. Ce surnom est apparu pour la première fois au cours des mois précédant la Voyager 2 rencontre en 1989, lorsque le groupe de nuages a été observé se déplaçant à des vitesses plus rapides que le Great Dark Spot. Le Small Dark Spot, une tempête cyclonique du sud, était la deuxième tempête la plus intense observée lors de la rencontre de 1989. Il était initialement complètement sombre; mais comme Voyager 2 s'est approché de la planète, un noyau lumineux s'est développé et a pu être vu dans la plupart des images à plus haute résolution.
Chaleur interne:
Pour des raisons pour lesquelles les astronomes ne sont toujours pas clairs, l'intérieur de Neptune est exceptionnellement chaud. Même si Neptune est beaucoup plus éloigné du Soleil qu'Uranus et reçoit 40% moins de lumière solaire, sa température de surface est à peu près la même. En fait, Neptune dégage 2,6 fois plus d'énergie qu'elle n'en absorbe du soleil. Même sans le soleil, Neptune brille.
Cette grande quantité de chaleur intérieure associée à la froideur de l'espace crée une énorme différence de température. Et cela met les vents soufflant autour de Neptune. La vitesse maximale du vent sur Jupiter peut être supérieure à 500 km / heure. C'est deux fois la vitesse des ouragans les plus puissants de la Terre. Mais ce n'est rien comparé à Neptune. Les astronomes ont calculé des vents soufflant sur la surface de Neptune à 2 100 km / heure.
Au fond de Neptune, la planète pourrait avoir une surface solide réelle. Au cœur même du géant gaz / glace, on pense qu'il s'agit d'une région rocheuse avec à peu près la masse de la Terre. Mais les températures dans cette région seraient de milliers de degrés; assez chaud pour faire fondre la roche. Et la pression du poids de toute l'atmosphère serait écrasante.
Bref, il n'y a tout simplement aucun moyen de se tenir sur la «surface de Neptune», encore moins de s'y promener.
Nous avons de nombreux articles intéressants sur Neptune ici dans Space Magazine. En voici une sur les Anneaux de Neptune, les Lunes de Neptune, Qui a découvert Neptune?, Y a-t-il des océans sur Neptune?
Si vous souhaitez plus d'informations sur Neptune, consultez les communiqués de presse de Hubblesite sur Neptune et voici un lien vers le Guide d'exploration du système solaire de la NASA à Neptune.
Astronomy Cast a quelques épisodes intéressants sur Neptune. Vous pouvez écouter ici l'épisode 63: Neptune et l'épisode 199: le programme Voyager.
