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 MH Wong et A. Hsu (Université de Californie, Berkeley).
Les boules de champignons – des grêlons géants et boueux fabriqués à partir d’un mélange d’ammoniac et d’eau – peuvent être responsables d’une anomalie atmosphérique à Neptune et Uranus cela 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. C’est surprenant car ils sont par ailleurs très riches en d’autres composés, comme le méthane, que l’on trouve dans le nuage primordial à partir duquel les planètes se sont formées.
Soit les planètes se sont formées dans des conditions spéciales, à partir de matériaux également pauvres en ammoniac, soit un processus en cours doit en être responsable. Guillot, chercheur au CNRS, Laboratoire Lagrange à Nice, France, s’est tourné vers une découverte récente à Jupiter pour une réponse possible à l’énigme.
Vue d’artiste montrant comment les boules de champignons se forment dans l’atmosphère des planètes géantes. Crédit : NASA/JPL-Caltech/SwRI/CNRS
« Le vaisseau spatial Juno a montré qu’à Jupiter, l’ammoniac est présent en abondance, mais généralement beaucoup plus profondément que prévu – grâce à la formation de boules de champignons. 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 », a déclaré Guillot.
Les observations de Juno à Jupiter ont montré que les grêlons d’eau ammoniacale 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. En plongeant vers le bas, ils transportent très efficacement l’ammoniac vers l’atmosphère profonde, où il finit enfermé sous la base des nuages.
“La chimie thermodynamique implique que ce processus est encore plus efficace dans Uranus et Neptune, et la région des graines de mushball est étendue et se produit à de plus grandes profondeurs”, a déclaré 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 essentiel entre les planètes géantes, comme Jupiter et Saturne, et des exoplanètes géantes de glace que nous découvrons dans la galaxie. Il faut vraiment y aller !
Référence : « Mushballs and the missing of Ammonia in Uranus and Neptune » de Tristan Guillot, septembre 2021, Congrès européen des sciences planétaires 2021.
DOI : 10.5194 / epsc2021-422
