Atmosphère de Neptune

Les modèles suggèrent que la troposphère de Neptune est composée de bandes de nuages de compositions variables en fonction de l'altitude. Les nuages de hautes altitudes (qui se situent à une pression de 1 bar) se forment où la température est suffisante pour permettre au méthane de se condenser. À des pressions de 1 et 5 bars (100 et 500 kPa), des nuages d'ammoniac et de sulfure d'hydrogène sont supposés se former. À une pression supérieure à 5 bars, les nuages sont probablement composés d'ammoniac, sulfure d'ammonium, de sulfure d'hydrogène et d'eau. Les nuages plus profonds de glace d'eau doivent se trouver à une pression d'environ 50 bars (5,0 MPa), où la température atteint 0 °C. Au-dessous, des nuages d'ammoniac et de sulfure d'hydrogène existent probablement[5].

L'analyse du spectre de Neptune suggère que la basse stratosphère est brumeuse à cause de la condensation des produits résultant de la photolyse du méthane par les ultraviolets, tels que l'éthane et l'acétylène[1] - [4]. La présence d'éthylène[6] ainsi que des traces de monoxyde de carbone et de cyanure d'hydrogène ont également été détectées[4] - [7]. La stratosphère de Neptune est plus chaude que celle d'Uranus à cause de la concentration élevée d'hydrocarbures[4].

De plus sa température semble fluctuer sans qu'un mécanisme causal n'ait été identifié[8].

Pour des raisons obscures, la thermosphère de la planète est à la température anormalement élevée de 750 K[9] - [10]. La planète est trop éloignée du Soleil pour que cette chaleur soit générée par les radiations ultraviolettes. Une des théories concernant ce réchauffement est l'interaction avec les ions de la magnétosphère de la planète. Une autre théorie est celle des ondes de gravité qui se dissipent dans l'atmosphère. La thermosphère contient des traces de dioxyde de carbone et d'eau, qui doivent provenir de sources extérieures telles que les météorites et la poussière[5] - [7].

La Grande tache sombre, vue par Voyager 2.

Les taches sombres de Neptune se produisent dans la troposphère aux basses latitudes[18], ils apparaissent donc comme des "trous" dans la couche de nuages. Comme ils sont stables ils peuvent persister des mois. Ce sont probablement des structures en vortex. Souvent associés aux taches sombres, des nuages de méthane persistants se forment près de la tropopause[19]. La persistance de ces nuages compagnons montre que certaines anciennes taches sombres continuent d'exister sous la forme de cyclones même si elles ne sont plus visibles. Les taches sombres se dissipent quand elles migrent trop près de l'équateur ou lors d'un autre processus[20].

Lors du passage de Voyager 2 en 1989, la marque la plus distinctive de la planète était la « Grande tache sombre » qui présentait à peu près la moitié de la taille de la « Grande tache rouge » de Jupiter. Les vents y soufflaient vers l'ouest à 300 m/s (1080 km/h) ou encore, jusqu'à 2500 km/h. Cette tache était un gigantesque ouragan sombre qui pouvait se déplacer à plus de 1000 km/h[21].

Cette tache avait disparu lorsque Neptune fut observée par le télescope spatial Hubble en 1994. D'autres taches sombres à d'autres endroits ont été détectées depuis, ce qui indique que l'atmosphère de Neptune change rapidement.

Le Scooter est un orage se présentant sous la forme d'un nuage blanc au sud de la Grande tache sombre. Son surnom est dû au fait que lors de sa détection, quelques mois avant le passage de Voyager 2, il se déplaçait plus vite que la Grande tache sombre[14].

La Petite Tache sombre est le second orage cyclonique le plus intense observé lors du survol de 1989. Il était initialement complètement sombre, mais lors de l'approche de Voyager 2, un cœur brillant s'était développé et peut être aperçu dans les images haute résolution[22].

Les conditions atmosphériques plus variées de Neptune, comparées à celles d'Uranus, sont en partie dues à sa chaleur interne plus importante[23]. Bien que Neptune soit plus éloignée du Soleil qu'Uranus, et ne reçoive que 40 % de sa lumière[4], les températures de surface des deux planètes sont grossièrement égales[23]. La région supérieure de la troposphère de Neptune atteint une température minimale de −221,4 °C (51,7 K). À une profondeur où la pression atmosphérique atteint 1 bar (100 kPa), la température est de −201,15 °C (72,0 K) [24]. Plus profondément, la température augmente peu à peu. Comme avec Uranus, la source de chaleur n'est pas connue ; toutefois il y a une différence majeure : Uranus rayonne 1,1 fois plus qu'elle n'en reçoit du Soleil[25] tandis que Neptune émet 2,61 fois plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil[26]. Neptune est la planète la plus éloignée du Soleil, pourtant son énergie interne est suffisante pour créer les vents les plus rapides du Système solaire. Plusieurs explications ont été proposées, dont le réchauffement radiogénique du noyau de la planète[27], la conversion du méthane sous haute pression en hydrogène, en diamant et en hydrocarbures (l'hydrogène et le diamant s'élèvent alors et fondent dans l'atmosphère, produisant de l'énergie potentielle de pesanteur)[28] - [27], et la convection dans la basse atmosphère qui cause les ondes de gravité qui se forment au niveau de la tropopause[29] - [30].

• Neptune (planète)

• Hubble Space Telescope Observations of Neptune, Observation de Neptune depuis Hubble.
• Informations sur la tache sombre.