Neptune

Neptune est la dernière planète en partant du soleil, troisième par sa masse, quatrième par sa taille. C’est la seule planète totalement invisible à l’œil nu, première découverte entièrement par déduction scientifique. En cela, elle préfigure la chasse aux exoplanètes.

Dernière venue dans notre panthéon orbital, elle nous fascine. Nous savons peu de choses sur Neptune, mais elle donnera son nom à une catégorie entière de planètes, le type Neptune froid, évinçant son aïeule Uranus pourtant si similaire.

Sortie du néant, mais vite adoptée

En astrologie, Neptune régit le signe des Poissons. Par opportunisme, puisque Neptune n’est apparue dans notre univers conscient qu’en 1846 ! Disons de suite que la nouvelle planète ne suscita pas d’atermoiements comme Uranus.

Au contraire, sans préalable, tous les peuples lui donnèrent une dénomination similaire, en rapport avec le monde des océans et souvent le nom des dieux des eaux et de la mer de leurs cultures respectives. Ce choix provient apparemment de sa belle couleur outremer et de son insondable distance.

L’aiguille dans la botte de foin

Dix-sept fois grande comme la Terre, mais de magnitude 7.8, Neptune est invisible à l’œil nu et seule l’invention du télescope aura permis de l’observer. C’eût été un miracle de tomber dessus par hasard. Son orbite est immense, quasi circulaire, mais de plus de quatre milliards et demi de kilomètres.

Neptune la parcourt en plus de 164 ans. La trouver en connaissant sa position reste délicat, et même illusoire sans savoir ou chercher. Ce qui s’est passé pour Uranus, environ deux fois plus proche, a pourtant failli arriver. Galilée l’a observée en 1612 et consignait une étoile dans ses croquis. Il l’observera un mois plus tard exactement, légèrement décalée, mais cela n’alertera pas le grand savant.

Neptune sera observée un siècle et demi plus tard par De Lalande et par Herschel, le découvreur d’Uranus, toujours sans conclusions. Trouver quelque chose d’invisible qui n’est pas censé exister au milieu de nulle part : une gageure.

Une déduction inédite de la science

Comme un signe de temps nouveaux, ce sont des mathématiciens qui découvriront Neptune. Désormais, les scientifiques commencent à se spécialiser, la science doute d’elle-même et reste toujours en recherche de la preuve. L’orbite d’Uranus intrigue. Elle dévie des prévisions réactualisées : le modèle est incomplet.

Une tentative de Delambre ajoute l’influence gravitationnelle de Jupiter et Saturne. C’est mieux, mais insatisfaisant : les tables établies patiemment par l’astronome Bouvard restent erronées d’une demi-minute d’arc. C’est peu, mais c’est trop. Deux écoles s’affrontent : la remise en cause du modèle de gravitation universelle, excusez du peu, ou l’existence d’une planète transuranienne.

Compétition scientifique et collaborations interdisciplinaires

L’existence d’une autre planète emporte l’adhésion générale, et une course à l’aveugle commence entre anglais et français.

Les Anglais tirent les premiers : Adams détermine le 21 octobre 1845 une orbite à deux degrés de celle de la future Neptune, mais l’Astronome royal Sir Airy n’est pas convaincu et n’officialise pas.

Parallèlement, François Arago, directeur de l’observatoire de Paris mandate le mathématicien Urbain Le Verrier qui publie ses premiers résultats le 10 novembre 1845. Les remarquant, Airy commandera à l’astronome Challis une recherche très ambitieuse à partir de nouvelles données d’Adams.

Le Verrier fera lui appel à l’astronome allemand Galle de l’observatoire de Berlin qui trouvera Neptune quasi immédiatement le 23 septembre 1846 à un degré près de la position prédite. Son principal satellite Triton sera observé peu après.

L’infortuné Challis apprend la nouvelle par la presse et découvre qu’il avait observé la planète deux fois en aout, malheureusement sans publication officielle. La polémique de la paternité sera réglée scientifiquement, les résultats de Le Verrier s’avérant moins imprécis et divergents que ceux d’Adams.

Le rayon de l’orbite de Neptune est exactement de 30,1 UA avec une excentricité inférieure à 0,009. Le Verrier étant passé à la postérité, continuons notre cabotage historique.

Un podium incertain

Sur leur lancée, les scientifiques ont trouvé bien plus tard la lointaine Pluton, considérée de 1930 jusqu’à peu comme la neuvième planète. Enfin presque. L’orbite de Pluton très elliptique croise l’orbite quasi circulaire de Neptune, qui fut transitoirement de 1979 à 1999 la neuvième planète.

La découverte en 1992 de la ceinture de Kuiper a provoqué un débat sur le statut de Pluton qui pouvait en faire partie. En 2006, Pluton est officiellement classé comme planète naine, Neptune la huitième et dernière planète, jusqu’à l’éventuelle confirmation d’une neuvième planète subodorée par certains calculs.

L’observation directe reste difficile, et peu d’éléments de connaissance sont ajoutés : trois lunes et des suspicions de présence d’anneaux. Beaucoup d’erreurs également, dont la « découverte » de présence de chlorophylle, et peut-être de vie végétale. Un effet des plaques orthochromatiques utilisées. Restons prudents avec les vues d’artistes des exoplanètes !

Seul visiteur de Neptune : Voyager 2

La grande avancée viendra de Voyager 2, qui s’approchera en 1989 à quelque 29 000 km et fera une moisson de données : dix nouvelles lunes, confirmation des anneaux très fins, mesure d’un champ magnétique, des vents de 2000 km/h, des nuages et de la fameuse tache sombre considérée comme un immense cyclone.

La durée de rotation sera établie à 16h11. Un handicap limite cette opération : le temps de transmission empêche quasiment d’interagir sur la mission. On ne put qu’enrichir les clichés de la lune Protée repérée suffisamment tôt.

Le survol de Triton ayant été préprogrammé, la sonde put préciser son diamètre, détecter une atmosphère ténue, les traces d’un léger volcanisme, et la température de surface la plus froide jamais mesurée dans le système solaire, 38°K. En tout, on a déjà dénombré quatorze satellites de Neptune.

Une activité débordante

Hubble prendra le relais, et trois images prises en 1994 indiquèrent une importante activité atmosphérique. La grande tache sombre avait disparu, mais une grande tache sombre du nord sera visible pendant quelques années dans l’autre hémisphère.

Il a pu être mesuré une rotation différentielle importante entre l’équateur, 18h, et les pôles, 12h. Neptune a une inclinaison presque banale, de 28°32, proche de celle de Mars ou même de la Terre.

Il y a donc quatre saisons, mais d’environ quarante ans. C’est l’été en ce moment, et il fait 55°K, soit -218°C. Neptune ne serait pas tellurique. Sa composition serait proche de celle d’Uranus, un noyau solide de la taille de la Terre, une couche moyenne glacée à fluide composée d’eau, de méthane et d’ammoniac, enfin une atmosphère épaisse d’hydrogène et d’hélium en proportion assez classique.

Dans les conditions de pression et de température, le carbone suit un cycle particulier de libération d’hydrocarbures, de précipitation sous forme de diamants flottant sur du carbone métallique liquide. Probablement pas de plages bordant cet océan inhospitalier. Même les nuages ne font pas rêver : certainement des cristaux de méthane disposés en immenses bandes équatoriales.

Liste de questions pour un anniversaire

Cela fait un peu plus de 164 ans : Neptune vient de revenir dans les parages où elle a été découverte et de nombreuses particularités restent inexpliquées. On a pu déceler la présence d’aurores magnétiques.

Le champ assez faible est excentré et très incliné à 47°, car certainement produit par le manteau non solide. Les cinq anneaux, rougeâtres, sont de faible épaisseur, mais continus, probablement constitués de microparticules sombres de glace mélangée à des composés carbonés. Deux sont larges, les autres étroits, dont l’anneau Adams qui est constitué d’arcs brillants stables de nature toujours inexpliquée.

Triton a la particularité d’être rétrograde, ce qui est exceptionnel pour sa taille, septième du système solaire. Peut-être a-t-il été capturé par Neptune en provenance de la ceinture de Kuiper. Cas rare, il continue de se rapprocher : finira-t-il en anneau ?

Neptune émet près de trois fois plus d’énergie qu’elle n’en reçoit, soit 900 fois moins que la Terre. Les saisons et cette chaleur interne encore inexpliquée doivent être la cause des vents violents observés, les plus rapides du système solaire, des taches sombres qui se font et se défont, et d’un nuage ultra rapide, baptisé « scooter ».

Cette activité mérite encore beaucoup d’études. Neptune pourrait contenir l’acide Hitler, petit nom de l’hypothétique acide orthocarbonique, ce qui remettrait en cause beaucoup d’hypothèses sur son noyau.

Le bleu de Neptune provient essentiellement du méthane, mais qui devrait donner une couleur proche de celle d’Uranus. Les substances donnant la belle teinte propre à Neptune n’ont pas encore été identifiées. C’est peut-être une bonne chose de garder encore un peu de mystère pour son anniversaire neptunien.