Des planétologues de l'Ucla, l'université de Californie à Los Angeles, viennent de soumettre au célèbre Astrophysical Journal un article dans lequel ils font une proposition ahurissante ! Elle se fonde sur une série de nouvelles simulations numériques sur ordinateur afin de déterminer la composition interne ainsi que les processus à l'œuvre dans Uranus et Neptune.

Les chercheurs voulaient résoudre certaines énigmes concernant le statut de « géantes de glace » de ces deux planètes que l'on décrit depuis longtemps comme des mondes possédant une atmosphère d'hydrogène et d'hélium recouvrant un vaste manteau de « glaces » composé d'eau, d'ammoniac et de méthane, puis, plus profondément, un noyau rocheux.

Des géantes gazeuses et de glace

Rappelons que l'on doit les premiers modèles de ce genre, au cours des années 1940 à 1950, à l'astronome américain d'origine allemande Rupert Wildt, qui les avait déjà introduits pour rendre compte de l'intérieur des planètes Jupiter et Saturne, à savoir pour l'essentiel, un petit noyau rocheux couvert d'une épaisse couche de plusieurs glaces (elle n'est pas uniquement formée d'eau) à l'intérieur d'une vaste atmosphère fluide, composée essentiellement d'hydrogène et d'hélium.

Ces modèles s'appliquaient aussi à Uranus et Neptune, à ceci près que ces géantes doivent posséder un manteau solide glacé bien plus important entourant un noyau rocheux. Elles ne contiennent qu'environ 20 % d'hydrogène et d'hélium en masse, contrairement aux géantes gazeuses de notre Système solaire, Jupiter et Saturne, qui contiennent plus de 90 % d'hydrogène et d'hélium.

Rappelons que le terme « géante gazeuse » a été inventé en 1952 par l'écrivain de science-fiction James Blish et, pendant longtemps, il était utilisé pour désigner toutes les planètes géantes du Système solaire. Mais, depuis les années 1990, avec l'affinement de notre connaissance de ces planètes, il est réservé à Jupiter et à Saturne, ainsi qu'aux exoplanètes dont la composition et la structure seraient similaires.

Toutefois, les mesures du champ de gravité de Neptune et d'Uranus et de la chaleur qu'elles dégagent sous forme de rayonnement, héritée de leur formation, notamment, se déduisaient mal de ces modèles qui sont donc questionnés depuis quelques temps !

Structure interne d'Uranus et de Neptune proposée dans l'article d'aujourd'hui. Un océan de magma bien brassé, contenant de l'hydrogène dissous, se trouve à la base, surmonté d'une enveloppe dominée par l'hydrogène. Entre les deux se situe une zone de transition où des gouttes de silicates fondus retombent vers l'océan de magma. © Texte d'Evan Nelles Henderson, image d'Edward D. Young, Sarah P. Marcum, Aaron Werlen, Paula N. Wulff

Une explication vient donc peut-être d'être trouvée, comme on peut s'en convaincre en lisant l'article en accès libre sur arXiv des planétologues de l'UCLA.

Un océan de magma global ?

Le résultat est vraiment stupéfiant : le nouveau modèle qui s'ajuste le mieux aux données de la mission Voyager 2 quand elle a visité Uranus et Neptune à la fin des années 1980 suggère que l'intérieur d'Uranus et de Neptune pourrait être composé d'un océan de magma !

En surface, on aurait donc bien toujours une atmosphère d'hydrogène et d'hélium, qui transporte la chaleur vers la haute atmosphère et la rayonne dans l'espace, mais sous cette couche se trouverait plus en profondeur et après une couche de transition un véritable océan de magma global composé de silicate, de fer et d'hydrogène !

On en saura peut-être plus quant à la validité de cette hypothèse si des projets de certaines missions se concrétisent finalement comme l'Uranus Orbiter and Probe (UOP) et Neptune Odyssey, deux missions qui se placeraient en orbite autour de ces planètes tout en étudiant également leurs nombreuses lunes, comme l'ont fait pour Jupiter et Saturne les missions Galileo et Cassini.

L'étude a aussi une portée plus large, car Uranus et Neptune pourraient servir de modèles pour comprendre les exoplanètes de type sous-Neptune, très fréquentes dans la galaxie mais absentes de notre Système solaire sous une forme vraiment comparable.