Uranus et Neptune seraient-elles rocheuses ? Une étude bouleverse ce qu’on pensait savoir

Une idée qui bouscule les certitudes

Et si ce qu’on nous a enseigné sur les planètes les plus lointaines de notre système solaire était en partie faux ? C’est l’étonnante remise en question qui vient d’une équipe de chercheurs suisses de l’Université de Zurich. Leur travail, publié dans la prestigieuse revue Astronomy & Astrophysics, suggère qu’Uranus et Neptune pourraient être bien plus rocheuses, et moins glacées, qu’on ne le croit depuis des décennies.

Imaginez un peu : ces géantes, qu’on a toujours classées dans la catégorie des « géantes de glace », auraient peut-être un cœur de roche solide. C’est du sérieux, et ça pourrait bien relancer tout le débat sur la formation de notre système solaire. L’astrophysicien Luca Morf, l’un des auteurs principaux, l’affirme clairement. Mais bon, c’est une hypothèse, hein. Personne n’a encore vu l’intérieur de ces planètes, bien sûr.

Nicolas Cowan, professeur à l’Université McGill et chercheur à l’Institut Trottier sur les exoplanètes – qui n’a pas participé à l’étude – trouve cette idée franchement intéressante. Il prévient d’emblée qu’elle va « certainement susciter un débat » parmi les astronomes. Après tout, on parle de remettre en cause des modèles qui ont la vie dure, que les scientifiques tiennent pour acquis depuis plus de trente ans. C’est pas rien.

Une classification planétaire remise en question

Pour bien comprendre le chamboulement, il faut se rappeler comment on classe les planètes. Nicolas Cowan l’explique simplement : historiquement, on les met dans trois boîtes. Les planètes rocheuses, comme la Terre, Mercure, Vénus et Mars. Les géantes gazeuses, Jupiter et Saturne. Et puis, les deux dernières, Uranus et Neptune, qu’on a toujours rangées dans la catégorie des « géantes de glace ». Ce classement, il est basé sur la distance au Soleil. Au-delà d’une certaine ligne, appelée « ligne de glace », les substances volatiles comme l’eau gèlent. Logiquement, Uranus et Neptune, perchées là-bas, devaient être pleines de glace.

Mais est-ce vraiment le cas ? Les résultats suisses, selon Cowan, ne prouvent pas à 100% que les noyaux sont rocheux. Ils ouvrent juste une autre porte. Ils « remettent plutôt en question l’idée que la richesse en glace soit la seule possibilité ». Et cette idée trouve un écho ailleurs, remarquez. Elle est cohérente avec les données de la sonde New Horizons qui, en 2015, a révélé que Pluton – cette planète naine, encore plus lointaine – possédait un noyau rocheux massif d’environ 1700 kilomètres de diamètre, soit 70% de son diamètre total. De la roche là où on ne l’attendait pas, c’est intrigant.

Pourtant, le professeur Cowan tempère. Il rappelle à quel point il est difficile de savoir ce qu’il y a à l’intérieur. Ces planètes ne sont pas des oignons avec des couches bien nettes, comme dans les livres d’école. Sous l’effet de pressions et de températures extrêmes, l’hydrogène, la roche et la glace se mélangent. L’image qu’il utilise est parlante : l’intérieur d’Uranus et de Neptune ressemblerait plutôt à « une vinaigrette bien mélangée ». Les frontières entre les matériaux sont floues, brouillées.

Comment les chercheurs ont testé cette nouvelle hypothèse

Alors, comment l’équipe suisse en est-elle arrivée là ? Ils ont utilisé une méthode assez astucieuse, inspirée de l’étude des exoplanètes. Plutôt que de partir avec un modèle complexe et spécifique, ils ont opté pour la simplicité et le test massif. Leur idée ? Créer des centaines de profils aléatoires pour la densité interne d’Uranus et de Neptune. Ensuite, ils ont calculé quel champ gravitationnel chacun de ces modèles produirait, et ils ont comparé ces résultats avec les données réelles d’observation qu’on a des deux planètes.

C’est un peu comme tester toutes les combinaisons possibles d’un cadenas, pour voir laquelle ouvre la serrure. Ils ont répété ce processus des centaines de fois, avec différentes combinaisons de roche, de gaz et de glace. Le but était de voir quelle recette correspondait le mieux à la densité et au champ gravitationnel qu’on mesure depuis la Terre. Et voilà le résultat surprenant : leur approche simplifiée montre que des noyaux sans glace peuvent très bien expliquer la structure des deux astres. Certains de ces modèles sans glace sont même carrément rocheux.

Mais attention, Cowan insiste : ces conclusions restent hypothétiques. « On n’a honnêtement aucune idée de ce qui se trouve à l’intérieur d’Uranus et de Neptune », dit-il carrément. « On n’a pas un télescope magique qui peut voir l’intérieur d’une planète. Elles pourraient être des géantes rocheuses ou glacées, et il reste impossible de le déterminer hors de tout doute avec les données actuelles. » Luca Morf, l’auteur de l’étude, est du même avis : il reste beaucoup d’incertitudes, surtout sur la façon dont les matériaux se comportent dans des conditions si extrêmes.

Malgré tout, leur modèle apporte un éclairage nouveau sur un vieux mystère : les champs magnétiques chaotiques d’Uranus et de Neptune. Leurs simulations suggèrent que des couches d’eau, placées à des endroits précis à l’intérieur, pourraient agir comme d’énormes générateurs (des « dynamos »), créant ces champs magnétiques si irréguliers. Ils ont même découvert que le champ magnétique d’Uranus naîtrait plus en profondeur que celui de Neptune. C’est une piste.

L’avenir : Des sondes et des exoplanètes

Pour trancher une bonne fois pour toutes, tout le monde est d’accord : il faut y aller voir. Il faut une sonde. Nicolas Cowan et les auteurs suisses pointent du doigt l’exemple de Juno. Cette sonde de la NASA, lancée en 2011 et arrivée autour de Jupiter en 2016, nous a donné des informations d’une précision inégalée sur le champ gravitationnel de la géante. Grâce à elle, on a appris que Jupiter n’avait pas de noyau solide bien défini, mais était plutôt… une autre « vinaigrette bien mélangée ». C’est ce genre de mission qu’il faut pour Uranus et Neptune.

Et justement, des projets sont dans les cartons. La NASA espère lancer un orbiteur vers Uranus dans les années 2030, qui pourrait arriver à destination vers le milieu des années 2040. De son côté, la Chine prévoit aussi d’explorer le système solaire externe avec sa mission Tianwen-4, dont le lancement est également visé vers 2030. Elle pourrait inclure un survol ou une mise en orbite autour d’Uranus vers 2045. En attendant, il faut se souvenir que la seule visite rapprochée qu’on ait eue date des années 80, grâce à la sonde Voyager 2 de la NASA, lancée en 1977, qui a survolé Uranus le 24 janvier 1986 et Neptune le 25 août 1989.

Enfin, cette technique de simulation simplifiée pourrait avoir un avenir bien au-delà de notre système solaire. Nicolas Cowan y voit un grand potentiel pour l’étude des exoplanètes. Pour les planètes de chez nous, les astronomes utilisent souvent des modèles hyper complexes et spécifiques à chaque monde. « C’est un petit peu décevant », avoue Cowan. Il aime l’idée d’un modèle plus simple et adaptable à plusieurs types de planètes. « Dans l’étude des exoplanètes, c’est très intéressant », estime-t-il. C’est particulièrement prometteur pour caractériser les milliers de mini-Neptunes et de super-Terres qu’on a découvertes, et sur lesquelles on a si peu de données. D’ailleurs, les auteurs suisses présenteront leurs travaux dans des conférences sur les exoplanètes dans les prochains mois. L’aventure ne fait que commencer.

Selon la source : ici.radio-canada.ca

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.