10 ans d’observation des planètes géantes de notre Système Solaire par Hubble
Depuis 10 ans, le télescope spatial HUBBLE, une mission conjointe de l’ESA et de la NASA, réalise des observations des planètes extérieures géantes de notre Système Solaire. Le programme OPAL, Outer Planet Atmospheres Legacy, obtient des observations de base à long terme de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune afin de comprendre leur dynamique atmosphérique et leur évolution.
Le programme OPAL de Hubble observe les 4 planètes une fois par an lorsqu’elles sont les plus proches de la Terre.
Jupiter
Les images sur une période longue permettent aux scientifiques de suivre les changements atmosphériques à long terme lorsque les planètes tournent autour du Soleil, comme l’évolution des bandes colorées de Jupiter ou de ses grandes tempêtes atmosphériques par exemple.
Les images nettes de Hubble suivent les nuages et mesurent les vents, les tempêtes et les vortex, en plus de surveiller la taille, la forme et le comportement de la Grande Tâche Rouge. Elle continue de rétrécir et ses vents s’accélèrent. Les données OPAL ont récemment mesuré la fréquence à laquelle de mystérieux ovales sombres, visibles uniquement aux longueurs d’onde ultraviolette, apparaissaient dans les « capots polaires » de la brume stratosphérique. Contrairement à la Terre, Jupiter n’est inclinée que de trois degrés sur son axe (la Terre fait 23,5 degrés). On ne peut pas s’attendre à des changements saisonniers, sauf que la distance de Jupiter au Soleil varie d’environ 5 % sur son orbite de 12 ans, et OPAL surveille donc de près l’atmosphère pour détecter les effets saisonniers. Un autre avantage de Hubble est que les observatoires au sol ne peuvent pas visualiser Jupiter en continu pendant deux rotations de Jupiter, car cela totalise 20 heures. Pendant ce temps, un observatoire au sol serait entré dans la journée et Jupiter ne serait plus visible que le lendemain soir.
Saturne
Saturne met plus de 29 ans pour orbiter autour du Soleil, c’est pourquoi OPAL l’a suivi pendant environ un quart d’année saturnienne. Comme Saturne est inclinée de 26,7 degrés, elle subit des changements saisonniers plus profonds que Jupiter. Les saisons saturniennes durent environ 7 ans. Cela signifie également que Hubble peut observer le spectaculaire système d’anneaux depuis un angle oblique de près de 30 degrés jusqu’à voir les anneaux inclinés sur le bord. Sur le côté, les anneaux disparaissent presque car ils sont relativement fins. Cela se reproduira en 2025.
OPAL a suivi les changements de couleurs de l’atmosphère de Saturne. La couleur variable a été détectée pour la première fois par la mission Cassini, mais Hubble fournit une observation plus longue. Hubble a révélé de légers changements de couleur d’une année à l’autre, probablement causés par la hauteur des nuages et les vents. Les changements observés sont subtils car OPAL n’a couvert qu’une fraction d’année saturnienne. Des changements majeurs se produisent lorsque Saturne progresse dans la saison suivante.
URANUS
Uranus est inclinée sur le côté de sorte que son axe de rotation se situe presque dans le plan de l’orbite de la planète, à 8° seulement. Cela fait que la planète subit des changements saisonniers radicaux tout au long de son orbite de 84 ans autour du Soleil. La conséquence de l’inclinaison de la planète signifie qu’une partie d’un hémisphère est complètement sans soleil, pendant des périodes pouvant aller jusqu’à 42 ans.
Avec OPAL, Hubble a photographié Uranus pour la première fois après l’équinoxe de printemps, lorsque le Soleil brillait pour la dernière fois directement au-dessus de l’équateur de la planète. Hubble a observé plusieurs tempêtes avec des nuages de cristaux de glace de méthane apparaissant aux latitudes moyennes nord à l’approche de l’été du pôle nord. Le pôle nord d’Uranus présente désormais une brume photochimique épaissie avec plusieurs petites tempêtes près du bord de la frontière. Hubble a suivi la taille de la calotte polaire nord et elle continue de s’éclairer année après année. À l’approche du solstice d’été du nord en 2028, la calotte pourrait devenir encore plus brillante et sera dirigée directement vers la Terre, permettant ainsi une bonne vue sur les anneaux et le pôle nord. Le système d’anneaux apparaîtra alors face visible.
NEPTUNE
Lorsque la sonde Voyager 2 a survolé Neptune en 1989, les astronomes ont été surpris par une grande tache sombre, de la taille de l’océan Atlantique, dans l’atmosphère. Ces tempêtes avaient disparu au moment où Hubble regarda Neptune en 1994. Cependant, Hubble a détecté deux nouvelles taches sombres dans l’hémisphère nord de la planète en 1994 et 1996. Ces tempêtes étaient donc transitoires, apparaissant puis disparaissant sur une durée de deux à six ans chacune. Au cours du programme OPAL, Hubble a vu la fin d’une tache sombre et le cycle de vie complet d’une seconde, toutes deux migrant vers l’équateur avant de se dissiper. Le programme OPAL garantit que les astronomes n’en manqueront pas une autre. On ne sait pas comment ces tempêtes se forment. Leurs nuages peuvent s’élever à des altitudes plus élevées que les régions environnantes de l’atmosphère de la géante gazeuse.
La couleur bleue prédominante de Neptune est due à l’absorption de la lumière rouge par l’atmosphère riche en méthane de la planète lointaine.
Les observations de Hubble ont révélé un lien entre l’abondance changeante des nuages de Neptune et le cycle solaire de 11 ans. Le lien entre Neptune et l’activité solaire surprend les planétologues car Neptune est la planète majeure la plus éloignée de notre Système Solaire. Elle ne reçoit qu’environ 1/1000ème de lumière solaire que la Terre en reçoit. Pourtant, les nuages sur Neptune semblent être influencés par l’activité solaire.
D’autres découvertes seront sans doute au rendez-vous par OPAL ou d’autres missions, notamment sur Uranus et Neptune, trop peu survolées/ On attend avec impatience des missions d’exploration au plus près.
Pour encore plus d’images prises par Hubble : Top 100 des images d’Hubble
