Neptune est plus froide que nous le pensions : Une étude révèle des changements inattendus dans les températures atmosphériques

 De nouvelles recherches menées par des spécialistes de l'espace de l'université de Leicester ont révélé comment les températures de l'atmosphère de Neptune ont fluctué de manière inattendue au cours des deux dernières décennies.

L'étude, publiée aujourd'hui (lundi) dans le Planetary Science Journal, s'est appuyée sur des observations dans les longueurs d'onde de l'infrarouge thermique, au-delà du spectre de la lumière visible, pour détecter efficacement la chaleur émise par l'atmosphère de la planète.

Une équipe internationale de chercheurs, dont des scientifiques de Leicester et du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, a combiné toutes les images infrarouges thermiques existantes de Neptune recueillies par de multiples observatoires sur près de deux décennies. Il s'agit notamment du Very Large Telescope et du télescope Gemini Sud de l'Observatoire européen austral au Chili, ainsi que du télescope Subaru, du télescope Keck et du télescope Gemini Nord, tous situés à Hawaï, et des spectres du télescope spatial Spitzer de la NASA.

En analysant ces données, les chercheurs ont pu dresser un tableau plus complet que jamais des tendances des températures de Neptune.

Mais à la surprise des chercheurs, ces ensembles de données collectives montrent une baisse de la luminosité thermique de Neptune depuis que l'imagerie thermique fiable a commencé en 2003, ce qui indique que les températures moyennes globales dans la stratosphère de Neptune - la couche de l'atmosphère juste au-dessus de sa couche météorologique active - ont chuté d'environ 8 degrés Celsius (14 degrés Fahrenheit) entre 2003 et 2018.

Le Dr Michael Roman, chercheur associé postdoctoral à l'Université de Leicester et auteur principal de l'article, a déclaré :

"Ce changement était inattendu. Comme nous avons observé Neptune au début de l'été austral, nous nous attendions à ce que les températures se réchauffent lentement, et non à ce qu'elles se refroidissent."

Neptune a une inclinaison axiale, et connaît donc des saisons, tout comme la Terre. Cependant, étant donné sa grande distance par rapport au Soleil, Neptune met plus de 165 ans pour effectuer une orbite autour de son étoile hôte, et ses saisons changent donc lentement, durant plus de 40 années terrestres chacune.

Le Dr Glenn Orton, chercheur scientifique principal au JPL et co-auteur de l'étude, a fait remarquer :

"Nos données couvrent moins de la moitié d'une saison de Neptune, donc personne ne s'attendait à voir des changements importants et rapides".

Pourtant, au pôle sud de Neptune, les données révèlent un changement différent et étonnamment spectaculaire. La combinaison des observations de Gemini North en 2019 et de Subaru en 2020 révèle que la stratosphère polaire de Neptune s'est réchauffée d'environ 11 °C (~20 °F) entre 2018 et 2020, inversant ainsi la précédente tendance au refroidissement en moyenne mondiale. Un tel réchauffement polaire n'a jamais été observé sur Neptune auparavant.

La cause de ces changements inattendus de la température stratosphérique est actuellement inconnue, et les résultats remettent en question la compréhension des scientifiques de la variabilité atmosphérique de Neptune.

Le Dr Roman poursuit :

"Les variations de température peuvent être liées aux changements saisonniers de la chimie atmosphérique de Neptune, qui peuvent modifier l'efficacité du refroidissement de l'atmosphère.

"Mais la variabilité aléatoire des régimes climatiques ou même une réponse au cycle d'activité solaire de 11 ans peuvent également avoir un effet."

Le cycle solaire de 11 ans (marqué par des variations périodiques de l'activité du Soleil et des taches solaires) a déjà été suggéré comme pouvant affecter la luminosité visible de Neptune, et la nouvelle étude révèle une corrélation possible, mais provisoire, entre l'activité solaire, les températures stratosphériques et le nombre de nuages brillants observés sur Neptune.

Des observations de suivi de la température et des nuages sont nécessaires pour évaluer plus précisément tout lien éventuel dans les années à venir.

Les réponses à ces mystères et à d'autres viendront du télescope spatial James Webb (JWST), qui devrait observer les deux géantes de glace, Uranus et Neptune, plus tard cette année.

Leigh Fletcher, professeur de science planétaire à l'université de Leicester, dirigera ces observations avec le temps alloué de la suite d'instruments du JWST. Le professeur Fletcher, également co-auteur de cette étude, a déclaré :

"La sensibilité exquise de l'instrument infrarouge moyen du télescope spatial, MIRI, fournira de nouvelles cartes sans précédent de la chimie et des températures de l'atmosphère de Neptune, ce qui permettra de mieux identifier la nature de ces changements récents."

Cette étude a été financée par une subvention du Conseil européen de la recherche à l'Université de Leicester, connue sous le nom de GIANTCLIMES. Ce projet a déjà découvert des changements à long terme dans les températures atmosphériques et les nuages sur les géantes gazeuses, Jupiter et Saturne, et il a fourni les premières cartes des températures stratosphériques d'Uranus. GIANTCLIMES a ouvert la voie à de nouvelles découvertes sur les quatre planètes géantes grâce au JWST dans les années à venir.

Les autres co-auteurs de ce travail sont Thomas Greathouse (Southwest Research Institute), Julianne Moses (Space Science Institute), Naomi Rowe-Gurney (Howard University / NASA Goddard Space Flight Center), Patrick Irwin (Oxford), Arrate Antuñano (UPV/EHU), James Sinclair (JPL), Yasumasa Kasaba (Tohoku University), Takuya Fujiyoshi (Subaru Telescope), Imke de Pater (UC Berkeley), et Heidi Hammel (Association of Universities for Research in Astronomy).

Sub-Seasonal Variation in Neptune's Mid-Infrared Emission" est publié dans le Planetary Science Journal.

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