Pourquoi Uranus Blue?

Jupiter et Saturne sont préférable de regarder à travers un télescope, mais si vous pouviez les voir de près, ils sembleraient presque ternes par rapport aux géants de la glace, qui sont des teintes de bleu et de vert. Mais pourquoi bleu plutôt que rouge? Pourquoi n'avons-nous pas des géants de glace vert néon?

Terre: le point bleu pâle

La Terre elle-même est si célèbre que sa teinte bleue, vue du point de vue de Saturne, a inspiré le livre de Carl Sagan Point bleu pâle.

L'apparence bleue de la Terre se résume aux grandes quantités d'eau, qui couvre environ 70% de la surface, et dans une moindre mesure, la composition de l'atmosphère.

Cependant, la plupart des choses notre système solaire sont décidément pas bleu. Jupiter et Saturne sont tous deux bruns jaunes, Mars est rouillé en rouge et Vénus est d'une couleur douteuse. Certaines des lunes ont des teintes intéressantes de rouge, de brun ou même de vert.

Mais bleu? Pas une goutte à côté de nous et les géants de la glace, Uranus et Neptune.

Pourquoi Uranus Blue?

Contrairement à la Terre, Uranus n'est pas bleu à cause de l'eau, mais plutôt du méthane. Oui, le même produit chimique que vous entendez dans le contexte des flatulences de vache, des eaux usées et du gaz naturel.

Bien que les produits chimiques soient différents, la couleur d'Uranus est en fait liée à la raison pour laquelle les océans de la Terre sont bleus.

Dans le cas de l'eau et de nos océans, la lumière rouge est absorbée très rapidement par les molécules d'eau et transformée en chaleur. En conséquence, si vous portez quelque chose de rouge profondément sous l'eau, vous constaterez rapidement qu'il a l'air noir, car il n'y a pas de feu rouge pour vous réfléchir! Les seules couleurs restantes sont le bleu et un peu de vert.

Ce n'est pas la même chose qui provoque un ciel bleu. Le ciel bleu se produit parce que la lumière bleue se disperse plus que la lumière rouge (diffusion de Rayleigh), ce qui signifie que la lumière bleue vous atteint sous plusieurs angles simultanément, tandis que la lumière plus rouge vous atteint plus directement. Cela donne au ciel son aspect bleu lumineux diffus. À mesure que l'atmosphère devient plus épaisse, des longueurs d'onde plus longues (comme le jaune, l'orange et le rouge) sont de plus en plus dispersées, c'est pourquoi le ciel devient or ou même rougeâtre pendant les couchers de soleil. L'atmosphère plus épaisse se disperse encore plus de la lumière!

Quelque chose de très similaire se produit avec le méthane. Tout comme l'eau, le méthane absorbe plus de lumière rouge que la lumière verte ou bleue. Il absorbe également une tonne de lumière infrarouge, ce qui en fait un gaz à effet de serre aussi puissant.

Avec la lumière rouge absorbée par le méthane (et principalement transformé en chaleur), la seule lumière qui peut être réfléchie est la lumière verte et bleue, ce qui donne à Uranus sa couleur bleu-vert signature.

D'où vient le méthane d'Uranus?

Sur Terre, nous associons le méthane aux êtres vivants. La digestion des vaches, des micro-organismes décomposant la vieille matière végétale, les termites et les zones humides.

Mais il n'y a certainement pas de vaches sur Uranus, et pour autant que quiconque le sache, il n'y a pas non plus de micro-organismes. Alors, d'où vient le méthane?

En fait, il existe en fait plusieurs façons de créer du méthane sans organismes vivants. Dans le cas d'Uranus, il provient probablement de la combinaison de molécules plus simples, comme le monoxyde de carbone et l'hydrogène gazeux, dans les premières années du système solaire, un processus nommé avec imagination de «méthanation». Le méthane peut également se former car le carbone ramasse progressivement des atomes d'hydrogène jusqu'à ce que vous atteigniez le méthane, qui est quatre atomes d'hydrogène liés à un atome de carbone (CH4). Quoi qu'il en soit, ce méthane réfrigéré aurait été collecté par des planestimales (minuscules protoplanètes) ou traîné en tant que poussière glacée riche en méthane qui a finalement entré en collision avec Uranus et déposé de méthane.

Sur des planètes comme Mars ou des lunes comme Titan, il est possible de combiner l'eau avec différents minéraux pour produire du gaz de méthane à la place, un processus appelé serpentinisation. Cependant, ces corps ont également le potentiel d'une réponse plus intrigante: la vie. Bien que Mars ne soutient probablement pas la vie aujourd'hui, elle aurait très probablement pu avoir dans un passé lointain. Et Titan, une lune de Saturne qui est couverte de méthane et d'autres molécules organiques, peut abriter la vie même aujourd'hui.

Il existe également plusieurs autres façons de produire du méthane, et probablement certaines façons que nous n'avons même pas encore découvertes.

Pourquoi Neptune est-il une couleur différente?

Neptune, tout comme Uranus, est bleu en raison de la présence de méthane dans son atmosphère, et ils sont généralement similaires à bien des égards. Alors pourquoi la couleur différente?

Malgré des compositions chimiques similaires, l'atmosphère d'Uranus est littéralement plus brumeuse. Personne n'est entièrement sûr de ce que la brume est faite, mais plusieurs études ont conclu qu'elles sont probablement le résultat de molécules organiques réagissant avec la lumière du soleil et d'autres produits chimiques dans l'atmosphère du géant de la glace. Un article publié en 2022 suggère que la condensation du méthane – neige ou grêle du méthane effectivement – permet de tirer la brume des couches supérieures de l'atmosphère de Neptune, un peu comme la façon dont la pluie peut retirer le smog de l'air sur terre, ce qui résulte d'une couleur bleu plus profonde.

Fait intéressant, les résultats récents utilisant le télescope spatial Hubble suggèrent que la disposition de ces aérosols dans l'atmosphère d'Uranus change de manière saisonnière, ce qui donne naissance à des changements de couleur à long terme.

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Malgré des décennies d'études, Uranus et Neptune sont mal compris, même par rapport à Jupiter ou Saturne. Cependant, la NASA est au travail. Si tout se passe bien, une mission sera lancée pour Uranus quelque temps à la mi-2023 et a mis en lumière le monde énigmatique.