Cette image composite montre des images de tempêtes sur Neptune du télescope spatial Hubble (à gauche) et du vaisseau spatial Voyager 2 (à droite). L'image Hubble Wide Field Camera 3 de Neptune, prises en septembre et novembre 2018, montre une nouvelle tempête sombre (en haut au centre). Dans l'image Voyager, une tempête connue sous le nom de Great Dark Spot (GDS) est vue au centre. Il est environ 13 ans, 000 km par 6, 600 km de taille - aussi grand le long de sa plus grande dimension que la Terre. Les nuages blancs vus planer à proximité des tempêtes sont plus élevés en altitude que la matière sombre. Crédit :NASA/ESA/GSFC/JPL.
Les images prises par le télescope spatial Hubble documentent pour la première fois la formation d'une grande tache sombre sur Neptune, rapportent des chercheurs dans une nouvelle étude.
Comme la grande tache rouge de Jupiter, Les grandes taches sombres de Neptune sont des tempêtes qui se forment à partir de zones de haute pression atmosphérique. En revanche, les tempêtes sur Terre se forment autour des zones de basse pression.
Les scientifiques ont vu un total de six taches sombres sur Neptune au fil des ans. Voyager 2 a identifié deux tempêtes en 1989. Depuis le lancement de Hubble en 1990, il a vu quatre autres de ces tempêtes.
Dans la nouvelle étude, les scientifiques planétaires ont analysé les photos de Hubble du géant de glace prises au cours des dernières années et ont fait la chronique de la croissance d'une nouvelle grande tache sombre qui est devenue visible en 2018.
En étudiant les nuages compagnons qui sont apparus deux ans avant la nouvelle Grande Tache Noire, les chercheurs concluent que les taches sombres proviennent beaucoup plus profondément dans l'atmosphère de Neptune qu'on ne le pensait auparavant.
Les images de Hubble ont également aidé les chercheurs à déterminer à quelle fréquence Neptune a des taches sombres et combien de temps elles durent. Les nouvelles découvertes donnent aux scientifiques un aperçu du fonctionnement interne des planètes géantes de glace mal comprises, mais ont également des implications pour l'étude d'exoplanètes de taille et de composition similaires.
"Si vous étudiez les exoplanètes et que vous voulez comprendre comment elles fonctionnent, vous devez vraiment comprendre nos planètes d'abord, " dit Amy Simon, un scientifique planétaire au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland et auteur principal de la nouvelle étude publiée aujourd'hui dans la revue AGU Lettres de recherche géophysique . "Nous avons si peu d'informations sur Uranus et Neptune."
Le mouvement cyclique de la Grande Tache Rouge photographié par la sonde Cassini. Contrairement à Neptune, De minces jets sur Jupiter empêchent la Grande Tache Rouge de se briser et de changer de latitude ; il tourne autour de Jupiter mais ne se déplace pas vers le nord ou le sud. Crédit :NASA.
Une histoire de taches brunes
Les scientifiques ont vu pour la première fois une grande tache sombre sur Neptune en 1989, lorsque la sonde Voyager 2 de la NASA a survolé la mystérieuse planète bleue. Alors que le vaisseau spatial filait à toute allure, il a pris des photos de deux tempêtes géantes se préparant dans l'hémisphère sud de Neptune. Les scientifiques ont surnommé les tempêtes "The Great Dark Spot" et "Dark Spot 2".
À peine cinq ans plus tard, le télescope spatial Hubble a pris des images nettes de Neptune qui ont révélé à la fois la grande tache sombre de la taille de la Terre et la plus petite tache sombre 2 avaient disparu.
"C'était certainement une surprise, " dit Simon. " Nous étions habitués à regarder la grande tache rouge de Jupiter, qui était vraisemblablement là depuis plus de cent ans."
Une nouvelle grande tache sombre est apparue sur Neptune en 2018, presque identiques en taille et en forme à celui que Voyager a vu en 1989. Simon et ses collègues analysaient des images Hubble d'une tache sombre plus petite apparue en 2015 lorsqu'ils ont découvert de petites, nuages blancs brillants dans la région où la grande tache sombre de 2018 apparaîtrait plus tard.
"Nous étions tellement occupés à suivre cette petite tempête de 2015, qu'on ne s'attendait pas forcément à en voir un autre si tôt, " dit Simon.
Les nuages de haute altitude sont constitués de cristaux de glace de méthane, qui leur donnent leur couleur blanc brillant caractéristique. Les scientifiques soupçonnent que ces nuages de méthane accompagnent les tempêtes qui forment des taches sombres, planant au-dessus d'eux comme les nuages lenticulaires coiffent les hautes montagnes de la Terre.
Une vue des premiers scientifiques de la Grande Tache Noire observés sur Neptune. Crédit :NASA.
Durée de vie d'un spot
Simon et ses co-auteurs Michael Wong et Andrew Hsu de l'Université de Californie à Berkeley ont suivi les nuages de méthane de 2016 à 2018. Ils ont découvert que les nuages étaient les plus brillants en 2016 et 2017, avant que la nouvelle Grande Tache Noire ne devienne visible.
Les modèles informatiques de l'atmosphère de Neptune ont montré que plus la tempête était profonde, plus ses nuages compagnons sont brillants. Le fait que ces nuages blancs soient apparus deux ans avant la Grande Tache Noire et qu'ils aient perdu de la luminosité lorsqu'ils sont devenus visibles suggère que les taches sombres peuvent provenir de l'atmosphère de Neptune beaucoup plus profondément qu'on ne le pensait auparavant, selon la nouvelle étude.
Simon, Wong et Hsu ont également utilisé des images de Hubble et Voyager 2 pour déterminer la durée et la fréquence de ces tempêtes. Ils rapportent dans une deuxième étude publiée aujourd'hui dans le Journal astronomique qu'ils soupçonnent de nouvelles tempêtes sur Neptune tous les quatre à six ans. Chaque tempête peut durer jusqu'à six ans, bien que les durées de vie de deux ans soient plus probables, selon les constatations.
Sombre contre rouge
Les nouvelles découvertes montrent en quoi les grandes taches sombres de Neptune diffèrent de la grande tache rouge de Jupiter. La grande tache rouge est observée depuis au moins 1830 et pourrait avoir jusqu'à 350 ans. De minces jets sur Jupiter empêchent la Grande Tache Rouge de se briser et de changer de latitude ; il tourne autour de Jupiter mais ne se déplace ni vers le nord ni vers le sud.
Mais les vents neptuniens opèrent dans des bandes beaucoup plus larges autour de la planète, donc des tempêtes comme la Grande Tache Noire dérivent lentement à travers les latitudes. Ces tempêtes oscillent généralement entre des jets de vent équatoriaux vers l'ouest et des courants soufflant vers l'est dans les latitudes plus élevées avant que des vents forts ne les séparent.
Les planétologues espèrent ensuite étudier les changements dans la forme du vortex et la vitesse du vent dans les tempêtes qui forment des taches sombres. "Nous n'avons jamais mesuré directement les vents dans les tourbillons sombres de Neptune, mais nous estimons que la vitesse du vent est de l'ordre de 328 pieds (100 mètres) par seconde, assez similaire aux vitesses du vent dans la grande tache rouge de Jupiter, ", a déclaré Wong. Des observations plus fréquentes à l'aide de Hubble aideront à brosser un tableau plus clair de l'évolution des systèmes orageux sur Neptune, il a dit.
