Comment nous avons découvert qu’Uranus et Neptune sont de couleur presque identique

Jusqu’à présent, la planète Neptune était d’un bleu profond et Uranus d’un vert pâle. Mais notre étude, publiée dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, a révélé que les deux géantes de glace sont de couleur très similaire. Neptune a perdu de l’intensité dans le bleu lorsque nous avons correctement traité les photos de la planète, et nous avons découvert qu’Uranus change de couleur, devenant plus verte aux solstices.

Dans un emploi précédent Nous analysons avec différents outils, dont le Spectrographe d’imagerie du télescope spatial Hubble, les spectres de lumière réfléchis par Uranus et Neptune. Nous avons des enregistrements de 2002 (Uranus) et 2003 (Neptune).

Nous avons ensuite observé que les couleurs d’Uranus et de Neptune étaient beaucoup plus proches qu’on ne le pensait auparavant, Neptune n’apparaissant que légèrement plus bleue (voir image ci-dessous).

La légère différence de couleur entre eux a été attribuée à une couche de brume et de glace de méthane. Neptune a une couche de brume plus fine, permettant à davantage de lumière solaire de pénétrer plus profondément dans l’atmosphère. À une telle profondeur, le méthane absorbe la lumière rouge, ce qui rend la planète légèrement plus bleue.

Reconstruction des couleurs

Les couleurs reconstituées d’Uranus et de Neptune sont très différentes de celles des photos prises par le vaisseau spatial Voyageur 2 en 1986 (Uranus) et 1989 (Neptune).

Alors, les couleurs d’Uranus et de Neptune ont-elles changé entre la fin des années 80 et le début des années 2000 ? Ou les couleurs ont-elles été mal interprétées par rapport aux images originales ? Les deux.

Les images couleur des planètes sont hautement traitées. Les vaisseaux spatiaux enregistrent généralement les composants rouge, vert et bleu séparément. Ils sont ensuite envoyés sur Terre sous forme d’images en noir et blanc, où ils peuvent être combinés en couleur. Cependant, ces images peuvent ne pas révéler la couleur réelle que verrait l’œil humain.

Même la lumière enregistrée dans des canaux situés au-delà de la plage visible, comme l’ultraviolet, devient rouge, verte ou bleue lorsqu’elle est affichée. Plusieurs étapes interviennent dans ce processus et, selon les options choisies, une image planétaire peut avoir une large gamme d’apparences.

Pour déterminer la couleur la plus vraie d’Uranus et de Neptune à ce jour, nous avons combiné nos données Hubble avec des observations plus récentes faites au Très grand télescope au Chili. Les deux instruments enregistrent des images dans lesquelles chaque pixel individuel constitue un spectre complet et continu couvrant toutes les couleurs visibles à l’œil humain, ce qui les rend plus précis en termes de couleurs que les engins spatiaux.

Cela nous a permis de déterminer sans ambiguïté la couleur réelle que l’œil humain percevrait sur Uranus et Neptune. Nous avons ensuite pu retraiter les observations réalisées par Voyager 2 et les caméras d’imagerie de Hubble dans cette optique.

Lorsque les observations retraitées d’Uranus et de Neptune par Voyager 2 sont comparées à certaines des premières images, il devient clair que les premières images d’Uranus correspondent assez bien à ce que nous pensons maintenant être sa couleur. Cependant, les premières images de Neptune sont d’un bleu beaucoup plus foncé que sa vraie couleur.

Cette différence était déjà connue à l’époque par l’équipe d’imagerie du Voyager, et les légendes publiées avec les images expliquaient ce fait. Cependant, comme le but était de communiquer les nouvelles découvertes passionnantes de la mission, une version améliorée des images accentuant les découvertes a été considérée comme préférable, plutôt qu’une version « vraie » couleur dans laquelle les caractéristiques semblaient estompées.

Cependant, au fil du temps, les différences de traitement ont été oubliées, de sorte que maintenant la plupart des gens, y compris les planétologues, acceptent simplement que Neptune est beaucoup plus bleue qu’Uranus, ce qui n’est pas vrai.

Uranus change de couleur

En comparant la couleur réelle d’Uranus en 1986 avec des observations plus récentes, il est devenu clair qu’Uranus en 1986 était en réalité légèrement plus verte qu’elle ne l’était au début des années 2000. Nous avons essayé de déterminer pourquoi cela se produisait en nous tournant vers les observations faites entre 1950 et 2016. à l’Observatoire Lowell en Arizona. Ces observations contenaient la luminosité globale d’Uranus et de Neptune presque chaque année dans deux longueurs d’onde : verte et bleue.

Cela a révélé qu’Uranus change de couleur, devenant plus verte aux solstices (lorsque la trajectoire du Soleil dans le ciel est plus au nord ou au sud de l’équateur de la planète) qu’aux équinoxes (lorsque la trajectoire du Soleil croise l’équateur de la planète).

Ce changement de couleur est en partie dû au fait qu’Uranus tourne presque tout seul au cours de son orbite de 84 ans autour du Soleil. Cela signifie que pendant les solstices de la planète, son pôle nord ou son pôle sud pointe presque directement vers le Soleil et la Terre. . Par conséquent, les latitudes polaires dominent la réflectivité globale.

À partir de là, nous avons pu développer un modèle comparant les spectres des régions polaires d’Uranus avec ceux de ses régions équatoriales. Nous avons constaté que les régions polaires sont plus réfléchissantes aux longueurs d’onde vertes et rouges qu’au bleu, en partie parce que le méthane est deux fois moins abondant près des pôles qu’à l’équateur.

Cependant, cela n’explique pas entièrement le changement de couleur. Pour correspondre aux données de l’Observatoire Lowell, nous avons découvert qu’il était également nécessaire d’ajouter une « hotte » de brouillard verglaçant pendant l’été. Ce modèle modifié reproduit en grande partie les observations de Lowell et explique comment la couleur globale d’Uranus change au cours de son orbite autour du Soleil.

La prochaine fois que vous verrez une vieille image des deux géantes gazeuses, gardez à l’esprit que vous ne voyez probablement pas leur « vraie » couleur.