À 4,5 milliards de kilomètres du Soleil, Neptune est la dernière planète du Système solaire. Découverte au milieu du XIXe siècle par un Français, elle est bleue comme la Terre, mais bien moins accueillante. Elle dispose de plusieurs anneaux et satellites, mais il reste encore énormément de choses à apprendre sur cette géante glacée.
Huitième et dernière planète du Système solaire (depuis que Pluton a été déchue de son titre), Neptune ressemble à la Terre à plus d’un titre : elle est bleue et inclinée avec un angle de 28° (contre 23° pour notre planète). Singularité de Neptune, elle a été découverte en 1846 par le Français Le Verrier « sans avoir besoin de jeter un seul regard vers le ciel ».
Depuis, elle n’a eu droit qu’à une seule visite : la sonde Voyager 2 en août 1989, avec un survol à une altitude de près de 5 000 km. « Toutes les données récupérées lors de cette mission constituent aujourd’hui l’essentiel des informations dont nous disposons sur Neptune », reconnait le Centre national d’études spatiales (CNES).
Pour autant, nous savons déjà de nombreuses choses sur cette géante glacée, ses anneaux et ses quatorze satellites naturels… en attendant une éventuelle nouvelle mission in situ, qui prendra certainement des années à se mettre en place et à faire le trajet.
Lire notre dossier sur le Système solaire :
- Le Soleil : élément central et « catalyseur » de la vie
- Mercure : une mystérieuse planète « sans équivalent »
- Vénus : une planète étrange, quasi-jumelle de la Terre, qui « a mal tourné »
- Terre : minuscule point dans l’Univers, seule planète à abriter la vie… jusqu’à preuve du contraire
- Mars : cousine de la Terre, objet de toutes les convoitises et de fantasmes
- Un détour par la ceinture d'astéroïdes et les lacunes de Kirkwood
- Jupiter : planète géante dépourvue de surface solide, protectrice du Système solaire
- Saturne et ses anneaux : « joyau » du Système solaire, surprenante à plus d’un titre
- Uranus : une planète géante glacée insolite à plus d’un titre, encore très mystérieuse
- Neptune : une géante glacée bleue comme la Terre, découverte grâce à des calculs
- Pluton : une planète déchue de son titre, avec un cœur gros comme ça
Neptune a été découverte « grâce à de lourds calculs »
Neptune est loin, très loin, puisqu’elle se trouve à plus de 4,5 milliards de kilomètres du Soleil en moyenne, soit 30 fois plus éloignée que la Terre. Sa température est donc très basse : - 218°C en moyenne (-273,15 °C pour le zéro absolu). Elle fait le tour du Soleil en 164 ans, avec des saisons durant un peu moins de 42 ans chacune du fait de son inclinaison. Elle tourne par contre sur elle-même en 16,11 heures seulement, ce qui reste tout de même largement plus que Jupiter et Saturne qui sont aux alentours de 10h.
Quatrième et dernière géante, Neptune est 57,5 fois plus grosse que la Terre. Elle est du même ordre de grandeur qu’Uranus (63 fois plus grosse), mais sans commune mesure avec Jupiter dont le volume est 1 317 fois celui de notre planète. Sa masse n’est par contre que 17 fois celle de la Terre, contre 14,5 pour Uranus.
Si la gravité sur la Terre est de 1, celle sur Neptune serait équivalente à 1,14, contre 0,90 pour Uranus, 1,07 pour Saturne, 2,53 pour Jupiter. Au final, « Neptune semble être la sœur jumelle d'Uranus, tant la ressemblance est forte », indique l’Agence spatiale européenne.
Contrairement aux sept autres, cette planète n’a pas été identifiée par une observation directe, mais par les calculs mathématiques : « Au début du 19e siècle, un astronome de l’Observatoire de Paris, Alexis Bouvard, chargé de calculer les éphémérides d’Uranus, constata qu’il était impossible de représenter correctement par le calcul le mouvement de cette planète. Il eut l’idée que ce mouvement pouvait être perturbé par l’attraction d’une autre planète inconnue », explique l’Observatoire de Paris.
C’est alors que François Arago, en charge de l’Observatoire, demanda à un jeune astronome français – Urbain Le Verrier (1811-1877) – « de s’occuper du problème ». Il en vint à bout en 1846 « grâce à de lourds calculs, et prédit la position de la nouvelle planète », avec une précision remarquable. Mais comme toujours en physique, il faut confirmer ce qui n’était alors qu’une hypothèse liée à des calculs.
Adams la « trouve » en 1845, mais publie ses travaux trop tard
Il écrit une note le 31 août 1846 et transmet ses conclusions à l’astronome allemand Johann Galle (1812-1910) de l’observatoire de Berlin. Ce dernier trouve la planète « presque immédiatement », le 25 septembre 1846. Il lui répond alors : « Monsieur, la planète dont vous nous avez signalé la position réellement existe. Le même jour où j’ai reçu votre lettre, je trouvais une étoile de 8e grandeur, qui n’était pas inscrite dans la […] collection des cartes célestes publiée par l’Académie de Berlin ».
S’il en était besoin, de nombreuses confirmations sont rapidement arrivées : à Paris par Le Verrier, à Poulkovo (près de Saint-Pétersbourg) par Otto Struve, en Angleterre par John Russel et James Challis, et enfin au Vatican par le père Angelo Secchi.
Si le Français est bien le premier à avoir publié ses calculs auprès de la communauté scientifique, le Britannique John Couch Adams (1819-1892), « trouve dès septembre 1845 la position que devait occuper la planète. Mais, par un incroyable concours de circonstances, il tarde à publier ses recherches qui paraissent un mois et demi après la découverte de Neptune ».
Si on remonte encore plus loin, d’autres astronomes avaient observé l’astre qui est par la suite devenu Neptune, mais sans l’identifier comme étant une planète. C’est notamment le cas de Galilée (il y a donc près de 400 ans) et de Jérôme Lalande au XVIIIe siècle.
Le Verrier voulait l’appeler planète Le Verrier
Quoi qu’il en soit, Le Verrier gagnait ses lettres de noblesse et succéda en 1854 à Arago à la tête de l’Observatoire de Paris. Le scientifique était à la fois admiré et détesté par ses contemporains : « il ne pouvait que travailler seul et avait des rapports difficiles avec les autres. Mais c’était un magnifique savant », explique l’astronome James Lequeux, auteur d’une biographie sur Le Verrier.
« Il a découvert Neptune par le calcul, « du bout de sa plume », et accompli une œuvre immense dont avaient rêvé bien d’autres sans pouvoir la réaliser : la théorie complète du mouvement des planètes dans le Système solaire. Il a réorganisé l’astronomie française, dans la douleur il est vrai, et mis en place un service météorologique international très efficace, ancêtre de Météo France », ajoute-t-il.
Il n’a pour autant pas eu toujours raison dans ses déductions, prouvant si besoin que l’observation directe et la vérification sont indispensables. Vers 1859, il découvre une anomalie sur l’orbite de Mercure : « une avance anormale de son périhélie (point de l'orbite le plus proche du soleil), de 38 secondes de degré par siècle ». Il publie ses travaux dans les Annales de lʼObservatoire impérial de Paris. Cette anomalie sera ensuite confirmée par l’américain Simon Newcomb (1835-1909).
Le Verrier pense alors « que cette anomalie est due à la présence dʼune nouvelle planète, "Vulcain", ou dʼun essaim de petites planètes plus proches du Soleil que Mercure ». Vulcain a été cherchée pendant des dizaines d’années, sans succès et pour cause : « c’est en 1915 que cette anomalie du mouvement de Mercure fut expliquée par les travaux dʼAlbert Einstein (1879-1955), qui lʼutilisa comme première preuve de la théorie de la Relativité générale ».
Quoi qu’il en soit, le Français reste dans l’Histoire, mais pas comme il l’avait espéré. Il voulait en effet donner son nom à la planète mais, comme avec le « précédent » d’Uranus, ce ne fut pas le cas. Plusieurs noms étaient sur le tapis, se rappelle l’Observatoire de Paris : « Janus, Oceanus, Neptune, et même Le Verrier. Cette dernière proposition est soutenue par Arago devant l'Académie des Sciences. Mais traditionnellement les astronomes choisissent des noms tirés de la mythologie grecque ou romaine pour les planètes et les astéroïdes, et par une sorte de consensus international, le choix est finalement arrêté sur Neptune ».
C’est donc de nouveau dans la mythologie que le nom est puisé : « Neptune, dieu romain de l'élément humide, est peu connu, si ce n'est sous son identification avec le dieu grec Poséidon ». « Poséidon règne sur la mer : c'est le frère de Zeus. Il est l'un des dieux olympiens, fils de Cronos et de Rhéa. Il eut de nombreux enfants, des géants malfaisants. Il fut l'époux d'Amphitrite, une Néréide dont il eut, selon certains, un fils, Triton », rappelle l’Observatoire de Paris… si on vous en parle, c’est que certains noms des lunes de Neptune viennent aussi de la mythologie (nous y reviendrons).
Une planète bleue à cause… du méthane
Pour en revenir à cette autre planète bleue, Neptune doit sa couleur aux traces de méthane contenu dans son atmosphère, qui comprend aussi de l’hydrogène et de l’hélium. Le lieu n’est pas de tout repos : « On y trouve des nuages épais, agités de vents souvent violents (ils peuvent atteindre les 2 200 km/h) et des orages ». Comme Jupiter, Neptune a une « Grande Tache Sombre », signe d’une activité atmosphérique intense.
Le noyau de Neptune est « composé de silicates et de fer, et possède probablement une température centrale supérieure à 5 000°C. Celui-ci baigne sans doute dans un océan de diamant liquide ». Il pèse à lui seul près de 1,2 fois la masse de la Terre.
Le manteau est pour sa part composé « de glaces d’eau, d’ammoniac et de méthane à haute température et fluide ». On y trouve également « une fine couche de liquides chargés électriquement, qui est sans doute à l’origine du champ magnétique de Neptune ».
Comme Uranus, Neptune disposerait d’une source interne d'énergie, mais son origine reste pour le moment inconnue. « Celle-ci émet, en effet, 2,8 fois plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil. Sans doute l'intérieur de l'astre se refroidit-il encore lentement, libérant ainsi l'énergie thermique accumulée lors de sa formation », explique le Larousse.
Cinq anneaux, des arcs et quatorze satellites naturels
Comme les autres géantes, Neptune est entourée d’anneaux. Ils sont au nombre de cinq : « très fins et plutôt sombres, formés de poussière dont la composition est inconnue », précise le CNES. « Le plus éloigné, Adams, est en fait constitué d’arcs [des parties plus brillantes que le reste de l'anneau, ndlr] qui ont été nommés Courage, Liberté, Égalité et Fraternité, car leur découverte a été obtenue par une équipe française ».
Les autres s’appellent Arago, Lassell, Le Verrier et Galle ; des noms en hommage aux différents scientifiques dont les travaux ont contribué à la découverte de cette huitième planète. Les anneaux se situent entre 42 000 et 63 000 km de la surface de Neptune, mais on ne connait pas encore précisément leur épaisseur.
Quatorze satellites sont en orbite autour de la planète. Triton est le plus gros, avec un diamètre de 2 706 km (il est très légèrement plus gros que Pluton) contre 3 480 km pour notre Lune. Il a été découvert en 1846 (oui, la même année que la découverte de Neptune) par Lassell, est rond et ressemble de par sa forme aux planètes telluriques du Système solaire. Il représente à lui seul 99,7 % de la masse totale du système neptunien, précise le CNES.
La sonde Voyager a observé une certaine activité géologique à sa surface et des phénomènes semblables à des geysers. « Triton est également étrange parce qu'elle tourne " à l'envers " (d'est en ouest) autour de Neptune. On pense que Triton aurait été capturée par Neptune, il y a très longtemps », explique l’Agence spatiale européenne.
Une hypothèse est qu’il s’agit probablement d’un objet de la ceinture de Kuiper capturé par la planète. « Sa trajectoire n’est pas stable du fait des effets de marée. Il suit lentement une trajectoire en spirale vers Neptune et devrait se disloquer quand il atteindra la limite de Roche », du nom de l’astronome français Édouard Roche.
Le second plus gros satellite naturel est Néréde, de 340 km environ. On trouve ensuite douze petits satellites, certains proches de la planète (à l'intérieur de l'orbite de Triton) et d’autres plus éloignés.
Une planète peu connue, en manque de mission d’exploration
Pour en connaitre davantage sur Neptune, ses anneaux et ses lunes, il faudrait se rendre sur place (même problématique que pour Uranus). Si plusieurs projets étaient à l’étude durant ces dernières décennies, aucun n’a été finalisé pour le moment. Certains sont encore sur le tapis, mais il faudra voir s’ils arrivent au bout.
Il faudra également être patient puisque Voyager 2, la seule à avoir approché Neptune, avait mis 12 ans pour faire la route. Et encore, cette mission lancée en 1977 a profité d’un « alignement planétaire rare qui se produit qu'une seule fois tous les 176 ans ».
