Une équipe de planétologues de l’université de Californie à Los Angeles (Ucla) remet en cause les modèles classiques des géantes de glace, Uranus et Neptune. Selon leurs simulations numériques, ces deux planètes pourraient abriter un océan de magma en leur cœur, et non une structure glacée comme on le pensait jusqu’à présent. Leurs travaux, soumis au prestigieux Astrophysical Journal, s’appuient sur les données collectées par la sonde Voyager 2 il y a près de quarante ans et proposent une vision radicalement différente de leur intérieur.

Ce qu'il faut retenir

  • Les modèles traditionnels décrivaient Uranus et Neptune comme des planètes glacées avec un manteau de « glaces » (eau, ammoniac, méthane) et un noyau rocheux.
  • Une étude de l’Ucla suggère désormais l’existence d’un océan de magma global sous leur atmosphère d’hydrogène et d’hélium.
  • Cette hypothèse s’appuie sur des simulations numériques et explique mieux les données de Voyager 2 sur leur champ magnétique et leur rayonnement thermique.
  • Les missions futures, comme Uranus Orbiter and Probe (UOP) ou Neptune Odyssey, pourraient valider ou infirmer ce modèle.
  • Uranus et Neptune pourraient servir de référence pour étudier les exoplanètes de type « sous-Neptune », très fréquentes dans la galaxie.

Des géantes de glace revisitées par la modélisation numérique

Depuis les années 1950, les scientifiques décrivaient Uranus et Neptune comme des géantes de glace, composées d’un noyau rocheux entouré d’un manteau solide de glaces (eau, ammoniac, méthane) et d’une atmosphère majoritairement d’hydrogène et d’hélium. Cette vision s’est imposée grâce aux travaux de l’astronome Rupert Wildt, qui avait établi ces modèles pour Jupiter et Saturne avant de les appliquer à ces deux planètes. Pourtant, Uranus et Neptune ne contiennent qu’environ 20 % d’hydrogène et d’hélium en masse, contre plus de 90 % pour les géantes gazeuses comme Jupiter ou Saturne.

Selon Futura Sciences, les mesures du champ magnétique et de la chaleur émise par ces deux planètes, recueillies par Voyager 2 en 1986 et 1989, ont toujours posé problème aux modèles existants. Ces données semblaient incohérentes avec l’idée d’un manteau glacé. Les chercheurs de l’Ucla ont donc décidé de revisiter ces hypothèses en utilisant des simulations informatiques avancées. Leurs résultats, publiés dans un article accessible sur la plateforme arXiv, bouleversent les certitudes.

Un océan de magma sous une enveloppe gazeuse

Le nouveau modèle proposé par les planétologues Ravit Helled et Luca Morf suggère que l’intérieur d’Uranus et Neptune serait structuré autour d’un océan de magma global. Cet océan, composé de silicates fondus, de fer et d’hydrogène dissous, se situerait sous une fine couche d’hydrogène et d’hélium en mouvement. Entre cette enveloppe gazeuse et l’océan de magma, une zone de transition permettrait à des gouttelettes de silicates fondus de retomber vers le cœur liquide. Cette structure expliquerait enfin les anomalies observées dans leur champ magnétique et leur rayonnement thermique.

Cette découverte va à l’encontre des descriptions traditionnelles. « On s’est complètement fourvoyé sur la nature de ces planètes », a déclaré Ravit Helled à Futura Sciences. Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient que la chaleur résiduelle de leur formation s’échappait lentement à travers un manteau glacé. Or, avec un océan de magma, cette énergie serait bien mieux canalisée, ce qui correspond aux observations de Voyager 2. « Le modèle s’ajuste parfaitement aux données disponibles », a souligné Luca Morf dans leur étude.

Un nouveau regard sur la formation des planètes

Si cette hypothèse se confirme, elle pourrait avoir des répercussions bien au-delà du Système solaire. Uranus et Neptune pourraient en effet servir de laboratoire naturel pour comprendre les exoplanètes de type « sous-Neptune », ces mondes dont la taille et la masse se situent entre celles de la Terre et de Neptune. Ces planètes sont parmi les plus courantes dans la Voie lactée, mais aucune n’existe sous une forme comparable dans notre voisinage cosmique. Une meilleure connaissance de ces géantes de glace permettrait donc d’affiner les modèles de formation planétaire.

Les chercheurs rappellent que le terme « géante gazeuse » a été inventé en 1952 par l’écrivain de science-fiction James Blish. À l’époque, il désignait toutes les planètes géantes. Depuis les années 1990, cette appellation est réservée à Jupiter et Saturne, tandis qu’Uranus et Neptune sont classées comme des géantes de glace. « La distinction n’est pas seulement sémantique, mais reflète une réalité physique profonde », explique un spécialiste cité par Futura Sciences.

Et maintenant ?

Plusieurs missions spatiales pourraient prochainement permettre de tester la validité de ce modèle. La Nasa étudie en effet le projet Uranus Orbiter and Probe (UOP), une sonde destinée à se placer en orbite autour d’Uranus tout en étudiant ses lunes. Une mission similaire, Neptune Odyssey, est également à l’étude pour explorer Neptune et sa lune Triton. Ces projets, s’ils sont approuvés, pourraient être lancés dans les années 2030 et fournir des données inédites sur la structure interne de ces planètes.

Des missions attendues depuis des décennies

Les dernières explorations approfondies d’Uranus et Neptune remontent à la mission Voyager 2, il y a près de quarante ans. Depuis, les télescopes comme James-Webb ont permis d’affiner nos connaissances, notamment en révélant des détails insoupçonnés sur leur atmosphère et leurs anneaux. Cependant, aucune sonde n’a encore étudié leur intérieur en profondeur. « Ces missions sont essentielles pour trancher entre les différents modèles », précise un planétologue interrogé par Futura Sciences.

Les scientifiques espèrent que ces futures explorations permettront également de résoudre d’autres énigmes, comme la présence de diamants dans leur atmosphère ou la nature exacte de leur champ magnétique, excentré et asymétrique. « Ces planètes recèlent encore bien des surprises », confie un chercheur de l’Ucla. Leur étude pourrait ainsi bouleverser notre compréhension des géantes de glace et, plus largement, de la formation des systèmes planétaires.

Les modèles classiques décrivent ces planètes comme des géantes de glace avec un manteau de glaces (eau, ammoniac, méthane) et un noyau rocheux. Cependant, les données de Voyager 2 sur leur champ magnétique et leur rayonnement thermique ne correspondent pas à cette structure. Le nouveau modèle propose un océan de magma sous une enveloppe gazeuse, ce qui explique mieux ces observations.

Les projets Uranus Orbiter and Probe (UOP) et Neptune Odyssey, actuellement à l’étude par la Nasa, pourraient fournir des données décisives. Si elles sont lancées dans les années 2030, ces missions permettraient d’étudier l’intérieur des deux planètes grâce à des instruments dédiés.

Ces avancées illustrent une fois de plus que l’exploration spatiale, même après des décennies, continue de révéler des surprises. Uranus et Neptune, souvent considérées comme des mondes lointains et froids, pourraient bien être les clés pour percer les mystères de la formation des planètes et des exoplanètes.