La planète géante de la glace Uranus, qui se déplace autour du soleil, le côté, est un monde étrange et mystérieux. Maintenant, dans une étude sans précédent s'étendant sur deux décennies, les chercheurs utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA ont révélé de nouvelles perspectives sur la composition et la dynamique atmosphériques de la planète. Cela n'a été possible qu'en raison de la forte résolution de Hubble, des capacités spectrales et de la longévité.
Les résultats de l'équipe aideront les astronomes à mieux comprendre comment fonctionne l'atmosphère d'Uranus et réagit à l'évolution du soleil. Ces observations à long terme fournissent des données précieuses pour comprendre la dynamique atmosphérique de ce géant de glace distant, qui peut servir de proxy pour étudier les exoplanètes de taille et de composition similaires.
Lorsque Voyager 2 a survolé Uranus en 1986, il a fourni un instantané rapproché de la planète latérale. Ce qu'il a vu ressemblait à une boule de billard bleu-vert fade. En comparaison, Hubble a raconté une histoire de 20 ans de changements saisonniers de 2002 à 2022. Au cours de cette période, une équipe dirigée par Erich Karkoschka de l'Université de l'Arizona, et Larry Sromovsky et Pat Fry de l'Université du Wisconsin ont utilisé un même instrument Hubble, Stis (la structure spatiale de l'imagerie de l'imagerie), pour peindre une image actuelle de la structure atmosphérique de l'imagerie.
L'atmosphère d'Uranus est principalement de l'hydrogène et de l'hélium, avec une petite quantité de méthane et des traces d'eau et d'ammoniac. Le méthane donne à Uranus sa couleur cyan en absorbant les longueurs d'onde rouges de la lumière du soleil.
L'équipe de Hubble a observé Uranus quatre fois au cours de la période de 20 ans: en 2002, 2012, 2015 et 2022. Ils ont constaté que contrairement aux conditions des géants du gaz Saturne et Jupiter, le méthane n'est pas uniformément réparti à travers Uranus. Au lieu de cela, il est fortement épuisé près des pôles. Cette épuisement est restée relativement constante au cours des deux décennies. Cependant, la structure des aérosols et de la brume a considérablement changé, illuminant considérablement dans la région polaire du nord alors que la planète s'approche de son solstice d'été nord en 2030.
Uranus prend un peu plus de 84 ans de terre pour compléter une seule orbite du soleil. Ainsi, sur deux décennies, l'équipe de Hubble n'a vu que le printemps nord que le soleil se déplace de brillant directement sur l'équateur d'Uranus vers des brillants presque directement au-dessus de son pôle Nord en 2030. Les observations de Hubble suggèrent que les modèles de circulation atmosphérique complexes sur Uranus au cours de cette période. Les données les plus sensibles à la distribution du méthane indiquent un descente dans les régions polaires et l'upwelling dans d'autres régions.
L'équipe a analysé ses résultats de plusieurs manières. Les colonnes d'image montrent le changement d'Uranus pour les quatre années où les IST ont observé Uranus sur une période de 20 ans. Au fil du temps, les chercheurs ont regardé les saisons d'Uranus alors que la région polaire sud (à gauche) s'assombrit dans l'ombre hivernale tandis que la région polaire nord (à droite) s'éclaircit alors qu'elle commençait à entrer dans une vue plus directe alors que les approches d'été du Nord.
La rangée supérieure, en lumière visible, montre comment la couleur d'Uranus apparaît à l'œil humain comme on le voit même à travers un télescope amateur.
Dans la deuxième rangée, l'image en fausse couleur de la planète est assemblée à partir d'observations de lumière visible et proche infrarouge. La couleur et la luminosité correspondent aux quantités de méthane et d'aérosols. Ces deux quantités ne pouvaient pas être distinguées avant que les IST de Hubble ne soient pour la première fois sur Uranus en 2002. Généralement, les zones vertes indiquent moins de méthane que les zones bleues, et les zones rouges ne présentent aucun méthane. Les zones rouges sont au membre, où la stratosphère d'Uranus est presque complètement dépourvue de méthane.
Les deux rangées inférieures montrent la structure de latitude des aérosols et du méthane déduit de 1 000 longueurs d'onde différentes (couleurs) de visibles à près de l'infrarouge. Dans la troisième rangée, les zones lumineuses indiquent des conditions plus nuages, tandis que les zones sombres représentent des conditions plus claires. Dans la quatrième rangée, les zones lumineuses indiquent le méthane épuisé, tandis que les zones sombres montrent la quantité totale de méthane.
Aux latitudes moyennes et faibles, les aérosols et l'épuisement du méthane ont leur propre structure latitudinale qui n'a pas pour la plupart changé au cours des deux décennies d'observation. Cependant, dans les régions polaires, les aérosols et l'épuisement du méthane se comportent très différemment.
Dans la troisième rangée, les aérosols près du pôle Nord affichent une augmentation spectaculaire, apparaissant comme très sombre au début du nord du printemps, devenant très brillant ces dernières années. Les aérosols semblent également disparaître au membre gauche lorsque le rayonnement solaire a disparu. C'est une preuve que le rayonnement solaire change la brume aérosol dans l'atmosphère d'Uranus. D'un autre côté, l'épuisement du méthane semble rester assez élevé dans les deux régions polaires tout au long de la période d'observation.
Les astronomes continueront d'observer Uranus à l'approche de la planète du nord.
