URANUS: pourquoi est-elle si étrange?

Depuis la nuit des temps, l’Homme observe les étoiles et tente de percer les mystères de Mercure, Vénus, Mars et Jupiter. Orbitant à 1,5 milliards de kilomètres au-delà de l’orbite de Saturne, un autre astre brillait, attendant d’être découvert. Pour ce nouvel article, le Journal de l’espace vous propose un voyage à la découverte d’Uranus, la septième planète de notre système solaire.

Pas le temps de lire? Profitez de cet article du Journal De l’Espace en version audio !

Où se trouve Uranus?

Schéma des planètes du système solaire
Schéma des planètes et planètes naines du système solaire. Les tailles sont à l'échelle mais les distances sont extrêmement compressées. L'ordre est respecté pour les distances moyennes au Soleil. (Pluton peut se trouver plus près du Soleil que Neptune mais sa distance moyenne est plus grande).

D’un diamètre quatre fois supérieur à celui de la Terre, Uranus voyage sur une trajectoire située entre l’orbite de Saturne et de Neptune, à 20 unités astronomiques de notre étoile. La planète habillée d’un bleu profond est si éloignée qu’il lui faut pas moins de 84 années terrestres pour faire une révolution complète autour du Soleil. Pour cette raison, chaque saison uranienne dure 21 ans. Si un humain pouvait vivre sur Uranus, il ou elle ne verrait donc chaque saison qu’une seule fois dans sa vie!

Comparaison Terre Uranus
Photo montage: comparaison entre les diamètres de la Terre et d'Uranus. Crédits: NASA
Comparaison Terre Uranus
Photo montage: comparaison entre les diamètres de la Terre et d'Uranus. Crédits: NASA
Photo d'Uranus
Image d'Uranus prise par la sonde Voyager 2 lors de son passage dans le système uranien. Crédits: NASA
William Herschel
L'astronome et compositeur William Herschel, huile sur toile de Lemuel Francis Abbott (1785) Crédits: Wikipedia

Uranus: découverte en 1781

Photo d'Uranus
Image d'Uranus prise par la sonde Voyager 2 lors de son passage dans le système uranien. Crédits: NASA

Contrairement aux autres planètes nommées selon la mythologie romaine, Uranus tient son nom du dieu grec Ouranos, créateur de l’univers et du paradis. Selon les croyances de l’époque, la divinité était l’arrière grand-père d’Arès (la planète Mars), le grand-père de Zeus (la planète Jupiter) et le père du géant Cronos (la planète Saturne). Tout comme Neptune, l’astre découvert en 1781 par le compositeur et astronome William Herschel est une géante de glaces, un surnom qui permet de les différencier de Saturne et Jupiter dont la composition est différente.

Tache noire d'Uranus
Sur Uranus, la vitesse des vents varie de 180 à 360 km/h. Près des pôles, ces vitesses peuvent atteindre plus de 800 km/h. Photo prise par le télescope Hubble. Crédits: NASA/ESA - L. Sromovsky

De quoi se compose Uranus?

En effet, sous son atmosphère d’hélium et d’hydrogène gazeux, Uranus cache un épais manteau d’eau, de méthane et d’ammoniac qui lui donne sa couleur bleue intense. En astrophysique, ces trois composés volatils sont aussi appelés “glaces”, et ce quelque soit l’état physique de leur matière (solide, liquide ou gazeux). Plus en profondeur, la quatrième planète la plus massive du système solaire cache en son centre un noyau rocheux de la taille de notre Terre, qui se compose principalement de silicates, de fer et de nickel.

Composition d'Uranus
Diagramme en coupe à l'échelle d'Uranus montrant ses anneaux et les orbites des lunes proches. Crédits: Wikipedia/ Kelvinsong - Charlestpt
Champs magnétiques
Comparaison des champs magnétiques de la Terre et des quatre géantes gazeuses. Le champ magnétique d'Uranus est particulier, d'une part parce qu'il n'a pas pour origine le centre géométrique de la planète mais est décalé de près de 8 000 km de celui-ci. Crédits: fran Bagenal et Steve Barlett
Uranus et ses aurores boréales
Uranus présente des aurores polaires relativement développées, qui apparaissent comme des arcs lumineux autour des deux pôles magnétiques. Photo prise par le télescope Hubble en 2012. Crédits: NASA
Uranus
Croissant d'Uranus photographié par la sonde américaine Voyager 2. L'atmosphère planétaire d'Uranus est la plus froide du Système solaire, avec une température minimale de 49 K (−224 °C) à la tropopause, et présente une structure nuageuse en couches. Crédits: NASA

Uranus: une planète glaciale

Orbitant à 20 UA du Soleil, la lumière de notre étoile met environ deux heures et 40 minutes pour atteindre la surface d’Uranus. Pour cette raison, en plus de sa composition riche en glaces, Uranus est la planète la moins chaude de tout le système solaire. En moyenne, sa surface est plongée dans un froid extrême de -220°c, une température très proche de celle de la planète naine Pluton qui orbite pourtant deux fois plus loin à 39 UA du Soleil (soit presque 6 milliards de kilomètres!).

Champs magnétiques
Comparaison des champs magnétiques de la Terre et des quatre géantes gazeuses. Le champ magnétique d'Uranus est particulier, d'une part parce qu'il n'a pas pour origine le centre géométrique de la planète mais est décalé de près de 8 000 km de celui-ci. Crédits: fran Bagenal et Steve Barlett
Uranus
Croissant d'Uranus photographié par la sonde américaine Voyager 2. L'atmosphère planétaire d'Uranus est la plus froide du Système solaire, avec une température minimale de 49 K (−224 °C) à la tropopause, et présente une structure nuageuse en couches. Crédits: NASA
Inclinaison des planètes
Du fait de la très forte inclinaison de son axe par rapport à la normale écliptique, chaque pôle d'Uranus passe environ 42 années dans l'obscurité avant de rester autant d'années ensoleillé. Crédits: NASA/JPL

Uranus: une configuration particulière

Animation d'Uranus
Simulation de la position d'Uranus de 1986 à 2030, du solstice d'été sud en 1986 à l'équinoxe en 2007 et au solstice d'été nord en 2028. Crédits: Wikipedia/Tomruen

Contrairement aux sept autres planètes de notre système solaire, Uranus semble rouler sur son équateur. En effet, l’axe de rotation de la géante de glaces est incliné suivant un angle quasi-rectangle, à environ 97,8°. Pour cette raison, tous les 42 ans, les pôles de la planète s’inversent pour tour à tour faire face au Soleil. Pour tenter d’expliquer cette configuration à la fois unique et étrange, une cinquantaine de simulations ont été effectuées par des supercalculateurs. L’étude réalisée en 2018 conclut que le basculement d’Uranus serait le résultat d’une collision avec une protoplanète principalement composées de glaces et de roches..

27 Lunes identifiées

Les lunes d'Uranus
Photo à l'échelle des six plus grosses lunes d'Uranus. Les images ont été prises par la sonde Voyager 2. De gauche à droite: Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania et Oberon. Crédits: NASA

L’énergie dégagée par l’impact était si intense qu’elle aurait fait basculer les 13 anneaux et les 27 satellites qui patrouillent autour de la planète. Tels les nacelles d’une grande roue de fête foraine, les lunes d’Uranus orbitent ainsi sur un axe perpendiculaire au plan de l’écliptique. Lancée en 1977, la mission Voyager 2 est à ce jour la seule et unique sonde spatiale ayant visité le système uranien pour y effectuer une manœuvre d’assistance gravitationnelle. 

Cela fait déjà plus de 35 ans que la mission américaine est passée à proximité de la géante de glaces. Depuis, très peu de données ont été collectées sur Uranus, et la planète reste avec Neptune l’un des astres les moins connus de notre système solaire.

Pierre-Henri Le Besnerais

Les lunes d'Uranus
Photo à l'échelle des six plus grosses lunes d'Uranus. Les images ont été prises par la sonde Voyager 2. De gauche à droite: Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania et Oberon. Crédits: NASA