Image composite de Neptune, Uranus, Saturne et Jupiter. Crédit :Jupiter de Juno :NASA/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/Seán Doran; Saturne de Cassini :NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute; Uranus et Neptune de HST :NASA/ESA/A. Simon (NASA Goddard Space Flight Center), et M.H. Wong et A. Hsu (Université de Californie, Berkeley)
Mushballs - géant, les grêlons fondus fabriqués à partir d'un mélange d'ammoniac et d'eau peuvent être responsables d'une anomalie atmosphérique sur Neptune et Uranus qui a déconcerté les scientifiques. Une étude présentée par Tristan Guillot au Europlanet Science Congress (EPSC) 2021 montre que les mushballs pourraient être très efficaces pour transporter l'ammoniac profondément dans l'atmosphère des géantes de glace, cachant le gaz de la détection sous des nuages opaques.
Récemment, des observations à distance aux longueurs d'onde infrarouges et radio ont montré qu'Uranus et Neptune manquent d'ammoniac dans leur atmosphère par rapport aux autres planètes géantes de notre système solaire. Ceci est surprenant car ils sont par ailleurs très riches en d'autres composés, comme le méthane, trouvé dans le nuage primordial à partir duquel les planètes se sont formées.
Soit les planètes se sont formées dans des conditions particulières, à partir d'un matériau également pauvre en ammoniac, ou un processus en cours doit être responsable. Guillot, chercheur au CNRS, Laboratoire Lagrange à Nice, La France, s'est tourné vers une découverte récente à Jupiter pour une réponse possible à l'énigme.
"La sonde Juno a montré qu'à Jupiter, l'ammoniac est présent en abondance, mais généralement beaucoup plus profond que prévu, grâce à la formation de boules de pâte. Je montre que ce que nous avons appris à Jupiter peut être appliqué pour fournir une solution plausible à ce mystère à Uranus et Neptune, " dit Guillot.
Les observations de Juno à Jupiter ont montré que les grêlons ammoniac-eau peuvent se former rapidement pendant les tempêtes en raison de la capacité de l'ammoniac à liquéfier les cristaux de glace d'eau, même à des températures très basses d'environ -90 degrés Celsius. Les modèles indiquent que ces boules de pâte à Jupiter peuvent atteindre un poids allant jusqu'à un kilogramme ou plus, légèrement plus élevé que les plus gros grêlons sur Terre. Comme ils plongent vers le bas, ils transportent très efficacement l'ammoniac vers l'atmosphère profonde, où il finit enfermé sous la base du nuage.
Vue d'artiste montrant comment les boules de champignons se forment dans les atmosphères des planètes géantes. Crédit :NASA/JPL-Caltech/SwRI/CNRS
"La chimie thermodynamique implique que ce processus est encore plus efficace dans Uranus et Neptune, et la région de la graine de mushball est étendue et se produit à de plus grandes profondeurs, " dit Guillot. " Ainsi, l'ammoniac est probablement simplement caché dans les atmosphères profondes de ces planètes, hors de portée des instruments actuels."
Pour déterminer exactement à quelle profondeur les boules de champignons transportent de l'ammoniac et de l'eau, il faudra peut-être attendre qu'un orbiteur doté d'instruments puisse sonder de près l'atmosphère des géantes de glace.
"Pour bien comprendre les processus, nous avons besoin d'une mission dédiée pour cartographier la structure atmosphérique profonde et comprendre le mélange dans les atmosphères d'hydrogène, " a déclaré Guillot. " Neptune et Uranus sont un lien critique entre les planètes géantes, comme Jupiter et Saturne, et des exoplanètes géantes de glace que nous découvrons dans la galaxie. Il faut vraiment qu'on y aille."
