Les indices sur l’origine et l’évolution des planètes géantes résident dans les éléments spécifiques qui composent leur atmosphère, autres que l’hydrogène qu’ils ont amplement hérité du disque solaire. Par exemple, les gaz nobles comme l’hélium subissent très peu de réactions chimiques à l’intérieur des planètes géantes. La mesure de leur abondance par rapport à d’autres gaz indiquera aux scientifiques comment et où chaque planète a acquis ses éléments lourds au fil du temps.
Le problème est qu’à part les mesures directes de gaz à l’intérieur de l’atmosphère de Jupiter par la sonde Galileo de la NASA en 1995, nous manquons de telles informations sur Saturne, Uranus et Neptune. Ceci est particulièrement pressant pour les géantes de glace car leurs gaz nobles sont les reflets les plus inaltérés des matériaux formant les planètes dans le premier disque solaire externe. Et pourtant, Neptune et Uranus sont les planètes les moins explorées de notre système solaire, survolées une seule fois par le vaisseau spatial Voyager 2 de la NASA au siècle dernier, qui a également survolé Jupiter et Saturne.
L’envoi de vaisseaux spatiaux vers Jupiter et Saturne a déjà été mis en œuvre pour changer le monde – littéralement. Les données gravimétriques les plus récentes du vaisseau spatial Juno de la NASA, qui est entré en orbite jovienne en 2016, ont fourni la preuve que Jupiter n’a pas de noyau roche-métal distinct. Le noyau de Jupiter est plus gros et plus flou que prévu, probablement en raison de pressions de gaz intenses dans son manteau dissolvant le noyau en une substance exotique appelée hydrogène métallique, ou du fait que Jupiter absorbe une planète de 10 masses terrestres lors de sa formation.
Les données de la mission Cassini de la NASA suggèrent que Saturne a également un noyau flou, couvrant 60% du diamètre de la planète. Ces découvertes ont conduit les scientifiques à penser qu’Uranus et Neptune pourraient également avoir de gros noyaux dilués. Le seul moyen de le savoir est d’envoyer une mission aux géants des glaces.
Prochaine exploration d’Uranus et de Neptune
Le Planetary Science Decadal Survey 2023-2032 – un rapport produit tous les 10 ans par la communauté scientifique américaine pour guider les futures missions de la NASA – recommande l’envoi d’un vaisseau spatial vers Uranus comme la plus haute priorité. Si elle est commandée, la mission Uranus Orbiter and Probe (UOP) mesurera le champ magnétique complexe et unique de la planète, cartographiera les variations de gravité et notera la nature de ses oscillations atmosphériques pour déterminer si la planète arbore vraiment un noyau flou et de quoi il est fait. Une sonde entrerait dans l’atmosphère d’Uranus et mesurerait précisément les gaz et leur abondance relative.
La mission UOP nous brosserait ainsi un tableau clair de l’endroit et de la manière dont Uranus s’est formé, et comment il a ensuite évolué. En raison de la similitude des deux géantes de glace, ces informations s’appliqueraient probablement également à Neptune. La mission nous fournirait également les informations manquantes nécessaires pour comprendre la migration des géantes gazeuses et l’évolution connexe de notre système solaire et de la Terre primitive.
Dans le meilleur des cas, UOP pourrait être lancée sur une fusée SpaceX Falcon Heavy en 2031 ou 2032 et atteindre Uranus 12 à 13 ans plus tard. Il y a aussi un fort intérêt international pour la mission. Le rapport 2021 du Comité supérieur Voyage 2050 de l’ESA recommande que l’agence contribue à une mission géante de glace dirigée par un partenaire international, similaire à la façon dont l’ESA a fourni la sonde d’atterrissage Huygens à la lune Titan de Saturne dans le cadre de Cassini.
L’ESA envisage également une mission d’orbiteur Uranus. La Chine envisage une mission de type Voyager dans l’espace interstellaire qui serait lancée en 2024 et survolerait Neptune en 2038. Le vaisseau spatial comprendrait une sonde atmosphérique. En attendant, l’observation de planètes de type Jupiter et de type Neptune dans différents systèmes stellaires nous permet d’assister à des instantanés de planètes en formation, en migration et en évolution. La prochaine génération de télescopes, comme le télescope spatial romain Nancy Grace, fera progresser ces études en nous permettant d’observer des mondes géants de glace à divers stades de formation.
Les géantes de glace dans notre jardin sont essentielles pour comprendre comment les planètes se forment et évoluent. Il est grand temps de leur rendre une visite digne de ce nom.