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Uranus et Neptune : l'énigme de leurs champs magnétiques percée ?

Des conditions extrêmes au cœur d'Uranus et de Neptune pourraient accroître leur conductivité électrique et expliquer leurs champs magnétiques décentrés, selon une nouvelle étude.

Illustration of Uranus with its tilted, off-center magnetic field lines and auroras around the ice giant planet.
Image: Space

Les champs magnétiques déroutants d'Uranus et de Neptune intriguent les scientifiques depuis quarante ans. Une nouvelle étude avance une explication : les conditions extrêmes qui règnent au plus profond de ces géantes de glace augmentent la conductivité électrique de leur intérieur et renforcent l'effet dynamo.

Voyager 2, seule sonde à avoir visité ces deux planètes, a survolé Uranus en janvier 1986 et Neptune en août 1989. Elle a révélé que le champ d'Uranus est incliné de 59 degrés par rapport à l'axe de rotation et n'est pas centré sur le noyau, mais situé aux deux tiers environ du chemin vers l'extérieur. Celui de Neptune, désordonné, est incliné de 47 degrés et centré à mi-chemin entre le noyau et le sommet des nuages. Le champ terrestre, stable, n'est incliné que de 11 degrés.

Pas besoin d'une collision

Uranus est elle-même inclinée de 97 degrés, peut-être après un choc avec une planète de la taille de la Terre aujourd'hui disparue. Mais le champ de Neptune est lui aussi décalé, sans qu'aucune collision ne soit invoquée : la cause tient donc sans doute à la nature même des géantes de glace.

L'équipe américano-britannique a mené des simulations numériques à partir des mesures de Voyager 2. Ces planètes renferment ammoniac, hydrogène, hélium, méthane et eau autour d'un probable noyau rocheux, et pèsent 14,5 et 17 fois la masse de la Terre. « Au cœur d'Uranus et de Neptune, les pressions et les températures deviennent extrêmes », explique Chi Yan, de l'université du Texas à Austin, qui dirige l'étude. Les molécules d'eau peuvent se dissocier en ions et la matière devenir « de plus en plus conductrice avec la profondeur ». Dans ces conditions, les simulations reproduisent les deux champs.

Les modèles indiquent aussi que ces champs peuvent changer en quelques décennies. « L'inclinaison du champ terrestre ne dérive que d'un degré environ en 50 ans », note Chi Yan ; sur les géantes de glace, elle peut varier de plusieurs dizaines de degrés.

Un test grâce à Webb

Tom Stallard, de l'université Northumbria et coauteur, dirige des observations des faibles aurores infrarouges des deux planètes avec le télescope spatial James-Webb. Comme les aurores suivent le champ magnétique, elles permettront de comparer son état actuel à celui des années 1980.

La réponse définitive viendra d'une nouvelle mission. La NASA a retenu un retour vers Uranus au début des années 2040, et la mission chinoise Tianwen-4, lancée vers Jupiter en 2029, larguera une petite sonde vers Uranus par assistance gravitationnelle. L'étude est parue le 3 novembre dans Communications Physics.

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