La disparition des nuages ​​de Neptune liée au cycle solaire

Cette découverte est basée sur trois décennies d’observations de Neptune capturées par le télescope spatial Hubble de la NASA et l’observatoire WM Keck à Hawaï, ainsi que sur les données de l’observatoire Lick en Californie.

Le lien entre Neptune et l’activité solaire est surprenant pour les planétologues, car Neptune est la planète principale la plus éloignée de notre système solaire et reçoit la lumière du soleil avec environ 0,1 % de l’intensité que reçoit la Terre. Pourtant, le temps globalement nuageux de Neptune semble être dû à l’activité solaire, et non aux quatre saisons de la planète, qui durent chacune environ 40 ans.

À l’heure actuelle, la couverture nuageuse observée sur Neptune est extrêmement faible, à l’exception de quelques nuages ​​planant au-dessus du pôle sud de la planète géante. Une équipe d’astronomes dirigée par l’Université de Californie (UC) Berkeley a découvert que l’abondance des nuages ​​normalement observés aux latitudes moyennes du géant glacé a commencé à s’estomper en 2019.

“J’ai été surpris par la rapidité avec laquelle les nuages ​​ont disparu sur Neptune”, a déclaré Imke de Pater, professeur émérite d’astronomie à l’UC Berkeley et auteur principal de l’étude. “Nous avons essentiellement vu l’activité du cloud diminuer en quelques mois”, a-t-elle déclaré.

“Même maintenant, quatre ans plus tard, les images les plus récentes que nous avons prises en juin dernier montrent toujours que les nuages ​​ne sont pas revenus à leurs niveaux antérieurs”, a déclaré Erandi Chavez, étudiante diplômée au Centre d’astrophysique | Harvard-Smithsonian (CfA) de Cambridge, Massachusetts, qui a dirigé l’étude alors qu’elle était étudiante en astronomie à l’UC Berkeley. “C’est extrêmement excitant et inattendu, d’autant plus que la période précédente d’activité de nuages ​​bas sur Neptune n’était pas aussi dramatique et prolongée.”

Pour suivre l’évolution de l’apparence de Neptune, Chavez et son équipe ont analysé les images de l’observatoire Keck prises de 2002 à 2022, les observations d’archives du télescope spatial Hubble à partir de 1994 et les données de l’observatoire Lick en Californie de 2018 à 2019.

Ces dernières années, les observations de Keck ont ​​été complétées par des images prises dans le cadre du programme Twilight Zone et du programme Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL) de Hubble.

Les images révèlent un schéma intrigant entre les changements saisonniers de la couverture nuageuse de Neptune et le cycle solaire – la période pendant laquelle le champ magnétique du Soleil s’inverse tous les 11 ans à mesure qu’il s’emmêle comme une pelote de laine. Cela est évident dans le nombre croissant de taches solaires et dans l’activité croissante des éruptions solaires. À mesure que le cycle progresse, le comportement tumultueux du Soleil atteint son maximum, jusqu’à ce que le champ magnétique diminue et inverse la polarité. Ensuite, le Soleil redescend au minimum, pour ensuite démarrer un autre cycle.

Lorsque le soleil est orageux, un rayonnement ultraviolet (UV) plus intense inonde le système solaire. L’équipe a découvert que deux ans après le pic du cycle solaire, un nombre croissant de nuages ​​apparaissent sur Neptune. L’équipe a en outre découvert une corrélation positive entre le nombre de nuages ​​et la luminosité de la géante de glace due à la lumière du soleil qui s’y reflète.

“Ces données remarquables nous fournissent la preuve la plus solide à ce jour que la couverture nuageuse de Neptune est en corrélation avec le cycle du Soleil”, a déclaré de Pater. “Nos résultats soutiennent la théorie selon laquelle les rayons UV du Soleil, lorsqu’ils sont suffisamment forts, pourraient déclencher une réaction photochimique qui produirait les nuages ​​​​de Neptune.”

Les scientifiques ont découvert le lien entre le cycle solaire et le régime nuageux de Neptune en examinant 2,5 cycles d’activité nuageuse enregistrés au cours des 29 années d’observations neptuniennes. Pendant ce temps, la réflectivité de la planète a augmenté en 2002, puis s’est atténuée en 2007. Neptune est redevenue brillante en 2015, puis s’est assombrie en 2020 jusqu’au niveau le plus bas jamais observé, date à laquelle la plupart des nuages ​​ont disparu.

Les changements de luminosité de Neptune provoqués par le Soleil semblent augmenter et diminuer relativement en synchronisation avec le va-et-vient des nuages ​​sur la planète. Cependant, il existe un décalage de deux ans entre le pic du cycle solaire et l’abondance des nuages ​​observés sur Neptune. Les changements chimiques sont causés par la photochimie, qui se produit dans la haute atmosphère de Neptune et met du temps à former des nuages.

“C’est fascinant de pouvoir utiliser des télescopes sur Terre pour étudier le climat d’un monde situé à plus de 4 milliards de kilomètres de nous”, a déclaré Carlos Alvarez, astronome à l’observatoire Keck et co-auteur de l’étude. “Les progrès de la technologie et des observations nous ont permis de contraindre les modèles atmosphériques de Neptune, qui sont essentiels pour comprendre la corrélation entre le climat de la géante de glace et le cycle solaire.”

Cependant, davantage de travail est nécessaire. Par exemple, même si une augmentation des rayons UV du soleil pourrait produire davantage de nuages ​​et de brume, elle pourrait également les assombrir, réduisant ainsi la luminosité globale de Neptune. Les tempêtes sur Neptune s’élevant de l’atmosphère profonde affectent la couverture nuageuse, mais ne sont pas liées aux nuages ​​produits photochimiquement et peuvent donc compliquer les études de corrélation avec le cycle solaire. Des observations continues de Neptune sont également nécessaires pour voir combien de temps durera la quasi-absence actuelle de nuages.

L’équipe de recherche continue de suivre l’activité cloud de Neptune. “Nous avons vu davantage de nuages ​​dans les images Keck les plus récentes qui ont été prises au même moment où le télescope spatial James Webb de la NASA observait la planète ; ces nuages ​​ont été particulièrement observés aux latitudes septentrionales et à hautes altitudes, comme prévu par l’augmentation observée de la flux solaire UV au cours des deux dernières années environ”, a déclaré de Pater.

Les données combinées de Hubble, du télescope spatial Webb, de l’observatoire Keck et de l’observatoire Lick permettront d’approfondir les recherches sur la physique et la chimie qui ont conduit à l’apparition dynamique de Neptune, ce qui pourrait à son tour aider les astronomes à mieux comprendre non seulement Neptune, mais aussi d’exoplanètes, car on pense que de nombreuses planètes au-delà de notre système solaire ont des qualités semblables à celles de Neptune.