Les planètes du système solaire

L'observation des cinq objets célestes qui se déplaçaient sur le fond des étoiles fut fondamentale pour l'astronomie des débuts et, du fait de leur mouvement, on les appela d'un nom grec signifiant les "vagabonds". On associa les planètes aux dieux et les noms qu'on utilise de nos jours proviennent de la mythologie romaine. Après un long intervalle de temps, les planètes devinrent les premiers objets observés par Galilée, au début du XVIIème siècle, à l'aide d'un instrument d'optique. Les planètes devenaient des mondes en eux-mêmes. La fabrication d'instruments plus grands amena la découverte d'Uranus à la fin du XVIIIème siècle et celle de Neptune vers 1850. Le système solaire se compliqua avec la découverte des planètes mineures au début du XIXème siècle. Puis on oublia peu à peu les planètes au bénéfice de l'astrophysique stellaire et de la cosmologie. Les planètes revinrent, de façon inattendue, sur le devant de la scène dans les années 1950 du fait des débuts de la conquête spatiale. La formation forte d'étoiles dans la Galaxie a atteint son pic il y a 10 milliards d'années et le Soleil ne s'est formé qu'il y a 4,5 milliards d'années. Cette naissance tardive pourrait bien avoir favorisé la croissance des planètes du système solaire car les éléments lourds (plus lourds que l'hydrogène et l'hélium) étaient devenus plus abondants. Le système solaire est né il y a 4 milliards et demi d'années, lorsque le Soleil s'est formé d'un nuage de gaz et de poussière. De tels lieux, des nurseries sombres et poussiéreuses, sont les plus froids de l'Univers et portent techniquement, en anglais, le nom de "cold cores" ("coeurs froids"). Ce disque, sous son propre poids, s'effondra, se réduisant peu à peu de taille, générant deux jets polaires. Une étoile centrale finit par s'allumer. Ce qui restait de gaz et de poussière se stabilisa, dans le plan équatorial de l'étoile naissante, sous la forme d'un "disque proto-planétaire". Le Soleil contient beaucoup plus d'é léments qu'il ne le devrait d'où que soit il est né plus près du centre de la Galaxie que prévuou que des supernovas se sont produites près de son nuage d'origine et ont enrichi la nébuleuse solaire de ces éléments lourds. Les plus récentes données laissent penser que le système solaire a un âge de 4 milliards 568 millions 200 000 ans, l'estimation la plus précise jamais effectuée et qui repousse l'âge du système solaire de 1,9 millions par rapport aux estimations précédentes. Cette nouvelle limite, par ailleurs, permet de modifier ce que l'on sait des matériaux présents à ces tout débuts: ainsi, l'isotope 60 du fer aurait été présent en plus grandes quantités, ce qui va bien dans le sens qu'une supernova aurait explosé près du lieu de formation du Soleil et de ses planètes; celle-ci aurait élevé la température de l'environnement, aidant les planètes naissantes à fusionner, en leur centre, leurs roches. On pense que ce sont des roches riches en calcium et en aluminium qui furent les premiers éléments rocheux à se former du disque proto-planétaire. L'âge du système solaire est déterminé par le biais des météorites qui réussissent à tomber à la surface de la Terre. Les jets polaires, dans le même temps, s'évanouirent. Le disque restant de poussière et de gaz se fragmenta et des instabilités gravitationnelles formèrent de premiers éléments. Ces éléments, par des accrétions et des collisions sur une durée de quelques dizaines de millions d'années, finirent par former les neuf planètes du système solaire. Le Soleil continuant de se former, sa radiation et sa chaleur écartèrent des régions intérieures du système solaire les éléments les plus volatiles. La conséquence en fut alors que les planètes les plus proches du Soleil ne furent constituées que de métaux et de silicates, alors que les planètes qui se formèrent plus loin le furent de glace et de gaz. La formation des planètes a commencé alors que le Soleil n'avait pas encore atteint le point de la fusion nucléaire -laquelle commence vers 70 millions d'année après l'effondrement du nuage initial. Les planètes géantes gazeuses sont habituellement les premières à se former puis c'est le tour des planètes telluriques. La Terre s'est formée de l'agrégation de corps de la taille de Mars ou de la Lune. Les planètes intérieures -dites planètes telluriques, par le fait que la gravitation exerça son action sur les matériaux lourds qui les constituaient- virent leur intérieur fondre et s'organiser en couches (un processus appelé "différentiation"). Les géantes composées de gaz, elles, se formèrent en attirant du gaz autour d'un coeur proto-planétaire solide. Une fois ainsi formées, les neuf planètes subirent une période dite de "bombardement lourd" -le "bombardement lourd tardif" ("Late Heavy Bombardment", en anglais)- il y a 4 milliards d'années, lorsque les restes de la formation du système solaire vinrent les frapper de façon intense. Avant, les géantes gazeuses avaient influencé le devenir des nombreux planétésimaux de petite taille qui restaient dans le système solaire: ceux qui se trouvaient dans la ceinture des astéroïdes, là où la gravité de Jupiter les empêcha de devenir des planètes et ceux de la Kuiper Belt, aux limites du système solaire, qui étaient trop éloignés les uns des autres pour ce faire -la Kuiper Belt fut contrôlée par Neptune. De plus, Jupiter et les autres géantes gazeuses éjectèrent une bonne partie des objets des deux zones soit vers l'intérieur ou l'extérieur du système solaire; les échanges gravitationnels qui se produisirent ainsi entre les planètes et les astéroïdes firent que les planètes géantes se déplacèrent pour atteindre leur emplacement définitif. Les corps projetés dans le système solaire interne furent balayés par les planètes telluriques: une masse énorme de comètes et d'astéroïdes les percutèrent ainsi que leurs satellites. C'est aussi ce "bombardement lourd" qui apporta aux planètes les éléments fondamentaux pour un développement ultérieur de la vie, tels l'eau et les molécules fondamentales. Une fois l'essentiel de la masse des comètes et des astéroïdes éliminé par le processus, le système solaire actuel, tel que nous le connaissons aujourd'hui, apparut: les neufs planètes, de Mercure à Pluton, la ceinture d'astéroïdes, entre Mars et Jupiter et deux ceintures lointaines de restes de la formation, la "Kuiper Belt" et le nuage de Oort. La chaleur générée par l'attraction gravitationnelle de satellites formés à partir de collisions massives pourrait étendre la durée de vie des océans souterrains qu'on peut trouve sur les mondes de glace de grande taille du système solaire extérieur -soit les objets trans-neptuniens (en anglais "Trans-Neptunian Objects" ou TNO) dont Pluton. Le système solaire, enfin, possède un disque de poussière qui s'étend du Soleil jusqu'à la ceinture de Kuiper et peut-être au-delà; au-delà de Jupiter, ce disque est composé de matériau qui vient surtout des objets de la ceinture de Kuiper. Vues de loin, les neufs planètes seraient trop faibles pour être vues mais le disque de poussière, lui, se verrait. Au contraire d'être vide, l'espace interplanéaire du système solaire est rempli de particules se déplaçant rapidement et d'un système électromagnétique complexe qui est souvent dirigé par le Soleil. Pour ce qui est de ses dimensions, le système solaire, si on le considère sur la base de là où se terminent les planètes, se termine à Neptune et la ceinture de Kuiper; mais la fin du champ magnétique du Soleil se termine à l'héliosphère et, pour ce qui est de là où se termine l'influence gravitationnelle du Soleil, le système solaire se termine au nuage d'Oort

->Le système solaire: un cas? Une étude récente, de 2007, a modélisé l'évolution du système solaire depuis ses origines. Il semble que le nuage de gaz et de poussière qui a donné naissance au système s'est perpétué pendant 10 millions d'années et que les géantes gazeuses -ainsi Uranus et Neptune- étaient très rapprochées les unes des autres en même temps que très proches du Soleil; Jupiter et Saturne, de plus, de façon remarquable, ne formaient qu'une seule masse. A cette époque, des interactions gravitationnelles avec une première version -plus grande- de la Kuiper Belt firent que Jupiter se rapprocha du Soleil et que les trois autres géantes gazeuses s'en éloignèrent -en s'éloignant aussi entre elles (chaque fois que les interactions éjectaient un objet de la ceinture, les orbites des géantes gazeuses se modifiaient légèrement). Cela eut également une influence sur les débuts de la formation de la ceinture des astéroïdes: se formèrent les "Kirkwood gaps" (découvertes dans les années 1860), des régions d'instabilité gravitationnelle, moins peuplées et leur. Dans leurs déplacements, Jupiter et Saturne détruirent, par leur gravitation, tout astéroïde qui se trouvaient sur leurs orbites. bord, du côté des géantes extérieures l'étant encore moins. Puis, vers 10 millions d'années, le nuage de gaz se dissipe et la ceinture de la Kuiper Belt se forme, moins grande que de nos jours mais contenant 100 fois plus de comètes. Entre 10 et 700 millions d'années après la création du système solaire, les comètes de la Kuiper Belt viennent frapper les géantes gazeuses, lesquelles -sauf Jupiter- migrent vers l'extérieur du système (Neptune continue cependant d'étre située avant Uranus). Puis, à 700 millions d'années, ce sont les planètes telluriques qui, à leur tour, subissent un bombardement massif, dû au fait que les géantes gazeuses ont des orbites beaucoup plus excentriques qu'aujourd'hui, qui envoient les comètes vers l'intérieur du système solaire. Un point de vue est que la migration des géantes gazeuses telle que décrite plus haut aurait finalement amené la Période du Grand Bombardement d'il y a 3,9 milliards d'années (ce n'aurait pas été, ainsi, le chaos originel), des astéroïdes étant éjectés en nombre de la ceinture et prenant, à l'évidence, la Terre, la Lune et Mars pour cible. De telles migrations ont également éjecté des astéroïdes du système solaire intérieur -ainsi de la ceinture des astéroïdes- sur les orbites à de grandes distances du Soleil ce qui, par exemple, que la ceinture de Kuiper contient vraisemblablement une petite fraction de tels corps rocheux comme, par exemple, des astéroïdes riches en carbone. Enfin, entre 730 et 800 millions d'années, le système solaire se stabilise à sa forme actuelle: Neptune devient la dernière planète, les excentricités des géantes gazeuses décroissant à leurs valeurs actuelles. Une bonne question que pose l'étude est de savoir pourquoi notre système solaire n'a pas la forme de la plupart des systèmes que l'on a observé jusqu'à maintenant autour des autres étoiles: une étoile et, pour l'essentiel, des "hot Jupiter" -des planètes de la taille de Jupiter, orbitant très près de l'étoile et avec des températures très élevées. Notre système solaire aurait-il subi une évolution spécifique, ou les moyens actuels ne permettent-ils pas encore de trouver des exo-systèmes semblables au nôtre? En termes de stabilité, le système solaire continue d'évoluer: comme, malgré leur petite masse, les planètes du système solaire exercent les unes sur les autres une attraction gravitationnelle, cela, petit à petit, rend instable le système solaire: au-delà de 100 millions d'années, les prévisions d'orbite ne peuvent qu'être théoriques et, dans 1 milliard d'années, il est possible que l'orbite de la Terre soit devenue totalement différente

->D'autres détails sur l'évolution du système solaire primitif Peu après que Jupiter se fut formé, il s'est déplacé lentement en direction du Soleil, porté sur les courants et les tourbillons de gaz qui existaient alors encore dans le disque proto-planétaire. Saturne suivit le mouvement et lorsque les deux géantes gazeuses se rapprochèrent suffisamment, leur sort fut lié. Mais leur spirale de mort en direction du centre du système solaire s'arrêta cependant lorsqu'elles arrivèrent à l'actuelle orbite de Mars (Mars ne se trouvant pas encore là); les deux planètes repartirent alors dans l'autre sens, probablement du fait que tout le gaz entre les deux planètes avait été repoussé par leur rapprochement. Saturne s'arrêta d'abord à 7 U.A. puis elle gagna son orbite définitive, à 9,5 U.A. Ce modèle du système solaire primitif est dit, en anglais, du "Grand Track" ("grande piste"). Ce mouvement, qui a duré entre des centaines de milliers à des millions d'années, a profondément influencé l'évolution de notre système solaire. On pense que Jupiter s'est formé dans une région trois fois et demi plus loin du Soleil que la Terre, soit 3,5 U.A. Pour ce qui est de l'influence de ces déplacements sur la ceinture des astéroïdes -que l'on pense formée parce que la gravité de Jupiter a empêché le matériau qui se trouvait là de s'agréger et y a donc laissé un ensemble varié d'objets- le mouvement de Jupiter en direction du Soleil n'a fait que perturber la région, la poussant plus loin et la planète, en quelque sorte, échangeant son orbite avec celle de la ceinture. Et le même processus s'est fait, en sens inverse, quand Jupiter est reparti dans l'autre sens. De plus, alors, Jupiter s'étant rapproché de la ceinture de Kuiper, il a envoyé des corps de celle-ci vers l'intérieur du système solaire et c'est cela qui peut expliquer le mystère jamais vraiment résolu de pourquoi la ceinture des astéroïdes est à la fois faite de corps rocheux et de corps faits de glace. Le mouvement de Jupiter vers le centre du système solaire apporte aussi une explication au fait que Mars est petit, une situation qu'on ne peut expliquer par l'évolution du système: Mars, de plus, s'étant formée plus loin que Vénus ou la Terre, a eu plus de matériau sur quoi se construire et devrait donc être plus grande qu'elles. Ce serait donc le passage de Jupiter qui, au-delà d'1 U.A., aurait dispersé une partie du matériau, en laissant moins à Mars et Vénus et la Terre continuant de se former dans une région plus riche. Ce modèle, enfin, pourrait également montrer que le fait qu'on trouve les exo-planètes de type Jupiter près de leur étoile (plus près que Mercure n'est du Soleil) n'est pas dû au seul hasard. Le fait que Jupiter et Saturne se soient rapprochés du Soleil a fait aussi que, si des super-Terres existaient alors, elles ont été aussi rapprochées de notre étoile et ont parcouru des orbites de plus en plus elliptiques, ce qui a fini par les détruire. Quand Jupiter est reparti plus loin dans le système solaire, il a laissé derrière lui presque seulement les restes rocheux, ce qui a donné la Terre et les planètes telluriques. Jupiter, d'une façon générale, a joué un rôle important, en termes d'équilibre, dans la position des planètes dans le système solaire

->D'autres questions Des résultats obtenus par la mission Genesis, de la NASA, de 2004, montre que le Soleil et les planètes semblent s'être formés différemment car des différences existent en termes d'oxygène et d'azote, qui sont les deux éléments les plus abondants du système solaire. Les planètes et les astéroïdes ont une plus faible composition de l'isotope O-16 et l'isotope N-14 de l'azote est légèrement plus important pour le Soleil et Jupiter alors qu'on y trouve 40% de moins d'isotope N-15. Cela montre que la plupart des objets du système solaire y compris les météorites et les comètes présentent une déviation d'avec la nébuleuse primitive dont nous et le Soleil sommes nés

->L'Union Astronomique Internationale (UAI) a apporté récemment des changements importants à la toponymie du système solaire. Prenant acte de ce que "les observations contemporaines changent notre compréhension des systèmes solaires", l'UAI a établi trois catégories pour rendre compte des objets qui se trouvent dans notre système solaire: les "planètes", qui sont des corps célestes qui orbitent autour du Soleil, ont une masse suffisante pour que leur gravité leur ait donné une forme essentiellement sphérique et qui ont "nettoyé" leur voisinage sur leur orbite; les "planètes naines", qui sont les corps qui orbitent autour du Soleil, ont également une masse suffisante pour que leur gravité leur ait donné une forme essentiellement sphérique. Elles n'ont cependant pas "nettoyé" leur voisinage sur leur orbite et elles ne sont pas des satellites; les "petits objets du système solaire", enfin, qui sont tous les autres objets du système solaire qui orbitent autour du Soleil (les comètes, les astéroïdes ou les objets de la Kuiper Belt), sauf les satellites. L'Union Astronomique Internationale, enfin, a destitué Pluton de son statut de planète. Pluton est maintenant, officiellement, une "planète naine" en même temps qu'il est le prototype d'une nouvelle catégorie d'"objets trans-neptuniens de classe Pluton". Nous voilà donc maintenant avec un système solaire avec 8 planètes: Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune

Mercure Vénus Mars Jupiter

Saturne Uranus Neptune Pluton

Mercure

Mercure a pris son nom du dieu romain aux pieds ailés, Mercure, qui était le messager des dieux, du fait que la planète est toujours vue se déplaçant rapidement, sur l'horizon ouest ou est, après ou avant que le Soleil se soit couché ou ne se lève. Les Grecs avaient appelé Mercure Hermès lorsqu'elle était planète du soir et Apollon quand elle était planète du matin. D'où que, pendant longtemps, Mercure resta une planète mal connue, toujours basse sur l'horizon et mal observable. Mercure effectue une révolution complète sur elle-même en une révolution et demi autour du Soleil. La conséquence en est que le jour, sur Mercure, dure 176 de nos jours. Le côté non éclairé de Mercure se refroidit jusqu'aux alentours d'une centaine de degrés en-dessous zéro et le côté éclairé, lui, subit des températures de 430°C. Mercure ressemble beaucoup à la Lune en apparence, et elle a une histoire géologique très semblable. Une fois la période du "bombardement lourd" terminée (on pense que les cratères à Mercure ont un âge estimé d'entre 3,8 et 4 milliards d'années), Mercure fut submergée de lave, qui recouvrit la vieille croûte de silicate. Les couches internes de la planète se refroidirent jusqu'au coeur, amenant de grandes failles à se former à la surface. Ces failles, dites "escarpements lobés" sont des failles de poussée; la plus grande atteint plus de 1000 km (620 miles) de longueur. Le refroidissement de la planète a également amené que Mercure perd en diamètre selon un processus semblable à celui qui affecte la Lune. Mais alors que la Lune ne perd que 100 m (300 ft) par milliard d'années, le processus est plus important sur Mercure. et la planète pourrait être dite "une grande planète de fer avec une faible croûte de roches", le plus le coeur de fer étant grand, le plus le rétrécissement l'étant aussi. Le rétrécissement pouvoir avoir duré longtemps sur l'échelle des temps géologiques de Mercure. Des éléments volatiles peuvent rapidement changer d'état sous la surface de Mercure déclenchant des tremblements de terre à l'origine du terrain chaotique de la planète. Des épanchements de lave se formèrent encore dans certains endroits de Mercure alors que le bombardement de la surface par les micro-météorites produisit, comme sur la Lune, une couche poussiéreuse, formée d'un matériau appelé régolithe. Quelques grands astéroïdes, vinrent ajouter quelques cratères. Les structures d'impact de Mercure vont de ce qu'on appelle les "ghost craters" ("cratères-fantômes") jusqu'aux bassins de taille moyenne (ainsi le bassin Mozart) ou aux plus grands bassins (Rembrandt ou Caloris); le Caloris basin est probablement le souvenir d'un puissant impact d'astéroïde. De nombreux cratères d'impact, y compris les grands bassins, ont été ennoyés par des laves mais ces zones, de plus, peuvent aussi abriter des structures tectoniques comme des "graben", des crêtes ou des falaises qui se sont formés au cours de ou après ces remplissages volcaniques. Comme, à l'évidence, Mercure ne possède pas de "niveau de la mer", le point zéro des altitudes y est défini comme le rayon moyen de la planète, soit 2440 km (1516 miles). Mercure n'a pas d'atmosphère (les éléments de l'atmosphère de Mercure proviennent des météorites générées par les restes de la comète Encke (qui est la plus rapide des comètes à période courte: 3,3 ans avec un périhélie de 50 millions de km (31 millions de miles)) mais elle a un champ magnétique et une magnétosphère. Le champ magnétique pourrait être dû à un phénomène de magnéto résultant d'un coeur fondu -comme sur Terre. Il pourrait n'être qu'un champ magnétique résiduel, la planète ayant eu une activité magnétique plus forte dans le passé. La magnétosphère de Mercure a son axe incliné de 7° par rapport à l'axe de la planète

La conquête spatiale a permis de mieux connaître Mercure. Mercure a été explorée en 1974-1975 par Mariner 10. Une mission, la mission "MESSENGER", de la NASA, est actuellement, depuis 2009, en train d'y travailler, renouvelant la connaissance de la planète. La mission a découvert que la surface de Mercure est pauvre en fer mais riche en éléments modérément volatiles (souffre, sodium), ce qui explique définitivement la forte densité -anormale- de Mercure en comparaison des autres planètes telluriques. L'intérieur de la planète est très hétérogène chimiquement, ce qui fournit des indications importantes sur les débuts de l'histoire géologique de Mercure. La surface de Mercure a été façonnée par le volcanisme et des formes uniques du relief l'ont été du fait de la perte de matériaux volatiles. On a aussi trouvé, comme sur la Lune, de grandes quantités d'eau de glace protégées du Soleil dans l'ombre permanente des cratères des pôles; la plupart de l'eau sur Mercure a été apportée par des astéroïdes impacteurs et aussi par les particules chargées du vent solaire qui produisent des groupes hydroxyles lors de la collision avec les es minéraux de la planète. L'interaction complexe du champ magnétique interplanétaire avec celui de Mercure donne un environnement électromagnétique remarquablement dynamique autour de la planète, y compris des explosions inexpliquées d'électrons et des distributions hautement variables de divers éléments dans la fine exopshère. Une queue exosphérique de sodium s'étend derrière Mercure sur 40000 km (25000 miles) et le premier passage de la mission MESSENGER en 2008 à la planète a permis de découvrir qu'une queue semblable d'hydrogène existait aussi. Un essaim d'étoiles filantes, qui pourrait être associé à la comète Encke (qui donne aussi quelques essaims mineurs sur Terre), concerne aussi Mercure qui serait ainsi un collecteur de poussière géant

plus de détails sur Mercure avec les données de la mission MESSENGER (2011-2015)

Vénus

Vénus, la deuxième planète du système solaire, resta, aussi, mal connue jusqu'à la conquête spatiale. Comme Mercure, Vénus n'est jamais qu'étoile du matin ou étoile du soir -même si elle est observable dans de meilleures conditions- et, de plus, sa surface est voilée, en permanence, d'une dense couverture de nuages. Les Babyloniens enregistrèrent ses déplacements il y a 3600 ans et le mathématicien grec Pythagore réussit à suivre les orbites de la planète, devenant le premier à comprendre que ce qu'on croyait être deux étoiles, une du matin, une du soir -comme le pensaient les Egyptiens ou les anciens Grecs- n'étaient en fait que la planète Vénus. Le fait que Vénus possédait une atmosphère fut découvert au XVIIIème siècle, à St-Pétersbourg, par l'astronome russe Lomonosov au cours d'un transit de la planète. Dans les années 1940 et 1950, beaucoup de romans de science-fiction classiques (Isaac Asimov et autres) voyaient Vénus comme un monde recouvert d'un océan que les explorateurs exploraient à l'aide de sous-marins. Le vaisseau américain Mariner 2 fut le premier à survoler Vénus le 14 décembre 1962. La taille, la masse, la densité et le volume de Vénus sont semblables à celles de la Terre. Mais l'atmosphère de Vénus est essentiellement composée de dioxyde de carbone et les nuages produisent une pluie d'acide sulfurique... Cette combinaison de gaz à effet de serre et de couche de nuages pérenne ont enclenché un énorme phénomène de réchauffement climatique. La surface de Vénus est faiblement éclairée. Les nuages se trouvent à une hauteur de 23 km (14 miles). L'observation récente de Vénus par une mission européenne a montré que Vénus connaît des éclairs; ceux-ci pourraient permettre la formation de molécules. Vénus, ainsi, avec Jupiter, Saturne et la Terre, devient une des planètes du système solaire sur laquelle des éclairs se produisent. Bien que les vents de surface sont très lents (quelques km/h), la densité de l'atmosphère est si importante qu'ils exercent une force plus grande que les vents les plus violents sur Terre. La pression, à la surface, est 92 fois plus importante que sur la Terre et la température y est de 482° C (900° F) aussi bien sur la face éclairée que sur la face dans la nuit. L'atmosphère de Vénus a, en fait, connu un effet de serre qui s'est emballé: piégée par l'importante couche nuageuse, la radiation du Soleil a eu un effet cumulatif, menant à cette atmosphère très dense et très opaque. 95% de l'atmosphère de Vénus est composé de CO2 et de la pluie d'acide sulfurique se vaporise avant d'atteindre la surface; la chaleur de Vénus résulte d'un volcanisme qui a éjecté du soufre dans l'atmosphère; l'eau de celui-ci s'est évaporée et a accumulé de la vapeur d'eau dans l'atmosphère. Cela a déclenché un effet de serre qui s'est accéléré et qui maintenu le processus. Le fait que l'on ait observé que deux fois plus d'hydrogène que d'oxygène s'échappe encore de l'atmosphère vénusienne pourrait laisser penser que de grandes quantités d'eau se trouvaient dans l'atmosphère de la planète aux tout débuts de son histoire, lorsque la surface était encore à l'état de roches fondues. La principale cause de l'effet de serre pourrait avoir été les anciens océans de la planète: la chaleur du Soleil les aurait transformés en vapeur d'eau, un gaz à effet de serre. Il y a des milliards d'années, Vénus pourrait avoir possédé le premier océan du système solaire mais la planète, quoique composée des mêmes éléments que la Terre, perdit ces océans. Des ondes de gravité générées à la surface, soit à l'équateur -une zone chaude- soit depuis des montagnes de grande taille, transportent la vapeur d'eau qui se trouve à la base de la couche nuageuses jusqu'à juste en-dessous le sommet de celle-ci. La longueur du jour, sur Vénus, est de 243 jours terrestres et la planète parcourt son orbite autour du Soleil en 225 jours. Il est probable que l'axe de la planète soit quasi-inversé, amenant une rotation apparente de la planète inverse de celle des autres planètes du système solaire (qui est vue, depuis au-dessus le pôle nord, contraire au mouvement des aiguilles d'une montre); une autre explication à cette rotation rétrograde pourrait être qu'elle serait due à de grands impacts lors de la formation de Vénus. Jusqu'à récemment, on supposait qu'il fallait une atmosphère épaisse pour que Vénus présente sa rotation lente mais cette assertion n'est pas vraie. Il est à noter aussi que la couverture nuageuse de Vénus est en "sur-rotation" par rapport à la surface: elle tourne plus vite que ne le fait la planète. Le sommet des nuages effectue une rotation en 4 jours seulement (observation Mariner 10 qui confirma les observations depuis la Terre). On observa aussi que quatre inversions de température ont lieu dans l'atmosphère (qui sont vraisemblablement dues aux formations nuageuses). Vénus a une forme sphérique parfaite 100 fois plus que la Terre et les températures au sommet des nuages sont les mêmes du côté au Soleil que du côté dans la nuit. Il y a une activité volcanique continue sur Vénus. Ces volcans modifient le relief et re-modèlent les paysages. L'essentiel de cette activité a eu lieu dans le passé causant des explosions gigantesques semblables -mais beaucoup plus grandes- à ce qui s'est passé sur Terre avec les Traps -des super-volcans- du Deccan indien. La surface de Vénus est presque complètement couverte, d'une façon ou d'une autre, d'éléments volcaniques ainsi de grandes et plates plaines de basalte; des volcans boucliers de style hawaïen sont un autre élément. Les plateaux vénusiens de Vénus de type flux de lave furent plus de basalte que de granite et la Vénus des origines avaient une tectonique des plaques et se trouvait dans la zone habitable du Soleil car ce dernier avait une plus faible luminosité. On pense que la dernière modification globale des paysages sur Vénus a eu lieu il y a 300 à 500 millions d'années mais une activité volcanique existe encore de nos jours. Vénus a été essentiellement explorée par la mission Magellan, au début des années 1990. Des sondes soviétiques avaient réussi, entre 1975 et 1981, à atterrir sur la surface de la planète. Des données de la mission Vénus Express, de l'ESA, reportées en 2010 sur des données topographiques de la mission Magellan ont permis d'identifier des flots de lave relativement récents qui permettent de penser qu'il y a eu une activité volcanique sur la planète entre il y a quelques centaines d'années -soit récemment- et 2,5 millions d'années. On avait déjà détecté des plumes de matériau chaud sous la surface qui seraient à l'origine de volcans significatifs; d'autres données montrent que les gaz émis par les volcans se dissocient dans l'atmosphère de Vénus. Les données du Vénus Express laissent penser que Vénus pourrait encore être géologiquement active et que les éruptions volcaniques anciennes auraient consisté en éruptions de petite taille et non sous forme d'un seul épisode de grande ampleur qui aurait re-surfacé d'un coup la surface. Il se pourrait que l'on ait une preuve d'un volcanisme actif de nos jours sur Vénus du fait de l'observation d'un fort pic de dioxyde de souffre dans la haute atmosphère en 2006-2007 ou d'évènements thermiques observés à la surface dans des zones de rift tectonique. La croûte de Vénus est plus épaisse que celle de la Terre et la planète ne connaît pas de tectonique des plaques. Certaines régions, sur Vénus, sont en forme de dôme d'une trentaine de kilomètres (20 miles) de diamètre et sont l'équivalent des "lacolithes" terrestres, des zones d'intrusion du magma qui se situe sous la croûte. Les 8 missions russes des années 1970 et 1980 s'étaient posées loin des hauts-plateaux et n'avaient trouvé que des roches basaltiques; depuis, on a trouvé du granite sur les plateaux de Phoébé et d'Alpha Regio, indication d'une éventuelle tectonique des plaques, d'un occéan et de volcanisme. Les hauts-plateaux de Vénus pourraient être d'anciens continents, qui furent entourés d'un océan, lequel se serait évaporé (il avait été produit par l'activité volcanique). Une activité volcanique pourrait perdurer de nos jours: des flux de lave pourraient dater de 2,5 millions d'années. On se demande aussi si l'activité volcanique, passée ou actuelle, ne serait pas la source du dioxyde de souffre de l'atmosphère vénusienne. Vénus pourrait avoir possédé, pendant 2 milliards d'années, un océan d'eau liquide et des températures de surface habitables et des terres plus nombreuses que celles de la Terre et des nuages protégeant de la lumière solaire -même avec un Soleil jeune dont la radiation était 30% plus faible qu'aujourd'hui- Vénus aurait pu constituer un habitat favorable à la vie. Vénus aurait pu avoir été habitable jusqu'à il y a seulement 700 millions d'années; un évènement de resurfaçage proche de la surface y aurait mis fin, du type de ce qui se passa sur Terre, il y a 500 millions d'années, avec les Traps sibériens mais sur une échelle beaucoup plus importante. Une mission Pioneer, dans les années 1980, avait émis cette idée d'un océan primitif; cependant, comme Vénus est plus près du Soleil que la Terre et, donc, reçoit beaucoup moins de lumière, cet océan primitif s'est évaporé, les molécules d'eau ont été dissociées par les ultraviolets et l'hydrogène a été perdu dans l'espace; comme il n'y avait plus d'eau à la surface, le CO2 s'est développé dans l'atmosphère, produisant cet effet de serre qui a mené aux conditions actuelles de la planète

Les nuages de Vénus rendent l'atmosphère 100 fois plus épaisse que celle de la Terre. Avec d'autres molécules dans l'atmosphère, ils renvoient plus de 80% de la lumière du Soleil dans l'espace; la couche de nuages vénusienne se trouve à 60km d'altitude. Malgré cela, la sonde soviétique Venera 4, en atterrissant en 1967 sur la surface vénusienne, a mesuré une température au sol de 482° C (900° F), ce qui peut fondre le plomb. Du dioxyde de carbone accompagne les nuages et piègent la chaleur à la surface. Le peu de chaleur solaire qui arrive jusqu'à la surface a peu de chances de s'en échapper, ce qui produit un effet de serre intense. Cet effet de serre s'est problablement déclenché du fait de l'intense activité volcanique de Vénus; l'absence d'eau en quantité suffisante, d'autre part, empêcha l'évacuation du CO2 de cette atmosphère. Une telle chaleur -celle de l'atmosphère comprise- explique aussi les circulations extrêmes de l'air sur Vénus: les vents atteignent une force d'ouragan et font que l'atmosphère est en "sur-rotation" de 60 fois par rapport à la surface. L'atmosphère vénusienne fait le tour de la planète en 4 jours terrestres alors que celle-ci ne tourne sur elle-même qu'en 243 jours (les vents au sommet des nuages, à 65km d'altitude se déplacent à 400km/h soit 6O fois la rotation de la planète). La dynamique de la super-rotation n'est toujours pas vraiment comprise. Les vents entraînent avec eux les couches nuageuses. La super-rotation de l'atmosphère vénusienne semble plus chaotique sur le côté de la planète qui est dans la nuit et les nuages y créent des structures et des formes différentes -des filaments de grande taille, en onde, irréguliers- et sont dominés par de mystérieuses "ondes stationnaires", lesquelles semblent se trouver en abondance au-dessus des régions à forte pente et de forte altitude. Des vortex polaires, aussi bien au Nord qu'au Sud, se forment du fait que l'air chaud des latitudes équatoriales s'élève et spirale en direction des pôles emporté par le vents vénusiens. L'air qui converge aux pôles et y descend, créant un vortex. Le vortex du Sud est un mélange turbulent de gaz qui s'échauffent ou qui se refroidissent; il est entouré d'une zone d'air froid. Le vortex est en rotation sur une période de 44 heures. Les vortex polaires de Vénus sont parmi les plus variables du système solaire. En 2011, une mission de l'ESA a découvert que Vénus possède une couche d'ozone qui se trouve à 100 km d'altitude (62 miles); l'ozone se forme car la lumière solaire casse les molécules de CO2 et les atomes d'oxygène libérés se retrouvent du côté opposé au Soleil et s'y recombinent quelquefois en les molécules d'ozone (trois atomes d'oxygène). D'étranges bandes dans les couches supérieures des nuages de Vénus sont dites "absorbeurs bleus" ou "absorbeurs UV" (ils absorbent les longeurs d'ondes du bleu et de l'ultraviolet); ils ont vraisemblablement un rôle-clé en ce qui concerne l'absorption de chaleur par l'atmosphère. Une explication est que les processus de convection font remonter cet élément absorbeur de profond dans la couche de nuages et qu'il est dispersé par les vents -mais dans les seules zones sombres du contraste. L'atmosphère de Vénus semble plus variable que ce que l'on pensait pour ce qui est de ses couches supérieures. On sait aussi que la face cachée de Vénus émet une lueur, qu'on appelle la "ashen light" (une sorte de lumière cendrée) mais on ne sait pas à quoi est dû ce phénomène -peut-être aux éclairs d'orage

Pour ce qui est des éclairs sur Vénus, des données récentes montrent qu'ils sont dûs à des processus semblables à ceux de la Terre, malgré la différence des conditions atmosphériques. Ainsi, les éclairs vénusiens proviennent des nuages d'acide sulfurique alors que, jusque là, on pensait que, parce que ceux de Vénus étaient du type brouillard, ils ne pouvaient produire d'éclairs. Le Soleil, sur Vénus, par ailleurs, pourrait aussi contribuer aux éclairs: l'énergie accumulée dans les nuages de la planète pourrait, d'un coup, être libérée avec violence. Les éclairs de Vénus se voient surtout du côté ensoleillé de la planète et ont lieu surtout aux basses latitudes, là où l'énergie solaire est la plus forte. Les éclairs sont habituellement produits lorsque les particules des nuages se heurtent; les charges électriques des particules les plus grandes sont transférées sur les plus petites. Comme les grosses particules chutent vers le bas, les petites s'élèvent et cette séparation entre les charges électriques déclenche les éclairs

Mars

Mars est la célèbre "planète rouge". C'est cette couleur rouge, due à l'oxydation de sa surface, qui, dès l'Antiquité, fit que la planète fut associée au dieu romain de la guerre, Mars. Mars a été bien explorée par diverses missions, qui ont observé la planète depuis l'orbite ou, directement, sur sa surface. Ainsi Mariner 4, en 1965, les missions Vikings -avec landers- lancées en 1975 ou des missions plus récentes, telle le petit robot Sojourner. Mars est un monde à aspect de désert terrestre. La planète rouge comporte aussi des cratères, d'anciens volcans et de grandes plaines ainsi qu'un immense canyon, "Vallis Marineris". La planète rouge, de plus, se caractérise par une forte différence entre ses deux hémisphères: l'hémisphère nord se trouve à une altitude des centaines de mètres inférieure à celle de l'hémisphère sud. Cela peut avoir été dû à un impact gigantesque qui, il y a 3,9 milliards d'années, aurait créé cette forme de gigantesque cratère (l'impact, de plus, aurait détruit le champ magnétique global de Mars). Une explication alternative est que cette différence aurait été créée par de gigantesques flots de lave envahissant l'hémisphère nord. La croûte de Mars est plus épaisse que celle de la Terre et la planète ne connaît pas de tectonique des plaques. Les célèbres calottes polaires de Mars gèlent et dégèlent -et se vaporisent- alternativement au cours des saisons. La température moyenne sur Mars est de - 63° C (- 81° F), et la pression y est basse. L'atmosphère est mince et est composée de dioxyde de carbone. On a toujours considéré que Mars avait le plus de chances, dans le système solaire, de pouvoir ou d'avoir pu abriter la vie. Un astronome américain, Percival Lowell, pensa, à la fin du XIXème siècle, voir des canaux sur Mars, lesquels auraient été dûs à des êtres vivants. La question de la vie sur Mars fut étudiée scientifiquement par les deux landers Viking et la réponse fut essentiellement négative. La question de la vie sur la planète rouge reste cependant encore d'actualité: les missions récentes de la NASA continuent de chercher des preuves de vie. Elles suivent, pour cela, "la piste de l'eau", cherchant si la présence de celle-ci a été telle qu'elle a permis -voire permettrait- l'existence de la vie. Mars a deux satellites, Phobos et Déimos

Jupiter

Jupiter vient après Mars et après la ceinture d'astéroïdes. C'est la première des géantes gazeuses. Jupiter est la plus grande planète du système solaire. On pense que si Jupiter avait été au moins 80 fois plus massive à sa formation, il aurait pu devenir une étoile naine rouge plutôt qu'une planète. Les dernières missions spatiales -ainsi Juno, en 2017- ont montré que la plus grande planète du système solaire est un monde turbulent, avec une structure interne intrigamment complexe, des aurores polaires de forte intensité et d'énormes cyclones polaires. Ces planètes géantes sont essentiellement composées de couches de gaz qui se sont accumulées autour d'un coeur solide de petite taille (à Jupiter une couche de grande taille est composée d'hydrogène métallique liquide). Le plus les couches sont près du coeur, le plus elles sont denses. Les parties profondes de l'atmosphère des géantes gazeuses sont organisées en couches multiples de couverture nuageuse. Comme il faut des milliards d'années pour qu'un géante gazeuse se refroidisse après sa formation, autant de chaleur provient de l'intérieur de Jupiter que celle-ci n'en reçoit du Soleil; cette chaleur est portée par des courants de convection qui agitent l'intérieur et produisent la météorologie des bandes nuageuses. Les tourbillons cycloniques de Jupiter pourraient être des cheminées d'énergie interne, aidant à libérer l'énergie interne par convection et les éclair sont des marqueurs de cette convection. Les pôles de Jupiter, du fait des aurores, échauffent l'atmosphère jusqu'à des profondeurs importantes, jusque dans la haute atmosphère ou stratosphère. Un ensemble de jet streams parcourt la couche la plus externe de l'atmosphère mais ils existent aussi à d'autres altitudes. Le jet stream qui se trouve haut au-dessus de l'équateur de Jupiter inverse sa course de manière régulière (on connaît aussi ces jets stream sur Saturne et sur Terre). Le cycle, sur Jupiter, s'appelle la "quasi-quadrennial oscillation" en anglais, ou QQO et dure aux alentours de 4 années terrestres (le cycle, sur Saturne, appelé "quasi-periodic oscillation", dure environ 15 années terrestres). Le jet équatorial de Jupiter s'étend haut dans la stratosphère jovienne et ce sont les ondes de gravité qui en sont la source principale -elles résultent de la convection ayant lieu dans la basse-atmosphère et qui montent dans la stratosphère, y forçant la QQO à changer de direction. Une géante gazeuse possède une troposphère, une couche haute de l'atmosphère. Les couches supérieures sont marquées de tourbillons, de taches et de bandes nuageuses qui sont la traduction des phénomènes météorologiques qui y ont lieu. Des ondes solaires peuvent impacter les géantes gazeuses. Les nuages de Jupiter sont disposés en bandes de différentes latitudes, appelées "régions tropicales". Ces bandes sont parallèles à l'Équateur et elles sont produites par l'air circulant dans des directions différentes à différentes latitudes. La rotation rapide de Jupiter engendre de forts jet streams, lesquels séparent les nuages en ces ceintures sombres et zones lumineuses. Ces directions alternées des vents proviennent des différences dans l'épaisseur et la hauteur des nuages de glace d'ammoniaque. Les zones colorées plus légeres, appelées "zones", sont des zones à haute pression où l'atmosphère s'élève et les nuages sont plus épais; les régions de basse pression et plus sombres sont là où l'air s'enfonce et sont appelées "ceintures". Les bandes sont séparées par des vents qui peuvent atteindre des vitesses de jusqu'à 644 km/h (400 miles/h). Des vents atmosphériques puissants se trouvent jusqu'à 3000km (1860 miles) de profondeur là où l'intérieur de Jupiter passe d'un état gazeux à un métal liquide hautement conductif. Les bandes d'atmosphère en mouvement s'enfoncent profondément dans la planète, jusqu'à des profondeurs de 3000km (1900 miles). Des "péniches" brunes sont des régions dépressionnaires qu'on trouve habituellement des la ceinture équatoriale nord de Jupiter (on peut quelquefois en trouver aussi dans la ceinture équatoriale sud). Elles sont souvent difficiles à observer mais plus faciles lorsque le matériau sombre de la ceinture recule; elles se dissipent au cours des réorganisations globales des ceintures. Des trains d'ondes atmosphériques, structures très élevées se suivent en parcourant la planète (la plupart sont situés près de l'équateur). La distance entre les crêtes varie entre 65km (40 miles) et 1200km (65 miles) avec une hauteur d'aux alentours de 10km (6miles); ces trains d'ondes sont orientés Est-Ouest et on pense que ces trains sont en fait des ondes de gravité atmosphériques, ces ondulations qui se forment dans l'atmosphère au-dessus d'évènements qui perturbent le flux d'air (remontée d'orages, autres éléments). Les géantes gazeuses possèdent généralement deux types d'hydrogène moléculaire différenciés par la question de savoir si leurs protons ont des spins alignés ("para") ou inverses ("ortho"). La fraction de l'hydrogène de variété para est un bon indicateur que les gaz remontent des profondeurs de l'atmosphère de la planète. La Grande Tache Rouge indique une remontée de gaz qui refroidit l'atmosphère; la structure de la zone de ceintures près de l'équateur montre que celui-ci est froid et entouré par ceintures chaudes de gaz qui s'enfoncent. La Terre tiendrait aisément dans la Grande Tache Rouge. Les nuages de la Grande Tache rouge se déplacent dans le sens contraire des aiguilles d'une montre autour du périmètre de la tache et ils atteignent des vitesses plus grandes que celle de toute tempête terrestre. La Grande Tache Rouge a diminué d'un-tiers en longueir et d'un-huitième en hauteur depuis les observations anciennes. Le réchauffement atmosphérique via les aurores dans la partie nord de la planète indique la présence de méthane et d'éthane dans la stratosphère. Il y a une tendance graduelle concernant la montée ou la plongée de gaz entre les régions équatoriales et polaires. Les grandes tempêtes jupitériennes évoluent sur des décennies. L'une de ces taches, la Grande Tache Rouge, est une tempête, de type anticyclone, qui est apparue il y a trois cents ans. Les télescopes européens de l'ESO, en 2010, avec le Gemini et le Subaru, ont permis d'obtenir des vues d'une qualité jamais atteinte de la Grande Tache Rouge. Ces vues montrent que la couleur la plus rouge de la tache correspond à son coeur chaud alors que le reste de la tempête est froide. Les images montrent aussi que les bords de la tache sont des lieux où le gaz descend dans les couches profondes de l'atmosphère jovienne. On pensait, jusqu'alors, que la Grande Tache Rouge était un ovale plein, sans vraiment de structure alors qu'elle est, en fait, extrêmement compliquée. Les observations suivies de la tache remontent au XIXème siècle. La tache a une température moyenne d'aux alentours de -160°C (-260°F) (avec des vents qui atteignent jusqu'à 640km/h) alors que la partie centrale -la plus orange-rouge- de la tache est plus chaude de 3 à 4°K (5-7°F). Les températures extrêmement élevées observées au-dessus de la Tache rouge de Jupiter pourraient laisser penser à un transfert d'énergie qui est dû à des ondes d'énergie et de son qui entrent en collision et qui échauffent la haute atmosphère. Cette différence de température est suffisante pour faire que le sens de rotation de la tache -qui est habituellement dans le sens contraire des aiguilles d'une montre- passe -faiblement, au centre de la tache, dans le sens des aiguilles d'une montre. De plus, ce changement de température est également suffisamment pour altérer les vitesses des vents ou les formes nuageuses des ceintures et des zones ailleurs sur Jupiter. Il existe donc un lien étroit entre les conditions environnementales (températures, vents, pressions et composition) et la couleur de la Grande Tache Rouge. Les astronomes, cependant, ignorent encore exactement quels éléments chimiques ou quels processus sont à l'origine de cette couleur rouge sombre; la couleur de la Grande tache rouge provient vraisemblablement d'éléments chimiques qui sont dissociés par la lumière solaire dans la haute atmosphère; ce n'est que la couche supérieure de la tache, par ailleurs, qui a cette teinte alors que les couches inférieures sont blanchâtres ou grisâtres. L'altitude de la tache permet et augmente la teinte rouge. La Grande tache rouge est également transversale en altitude, coupant la zone des régions voisines de l'atmosphère et elle trouve ses racines profondément dans la "zone météorologique" turbulente, laquelle est profonde. La mission Juno de la NASA, fin 2017, a montré que la Grande tache rouge plonge dans l'atmosphère jovienne jusqu'à 300km (200 miles) et que ses nuages sont plus chauds à la base qu'en surface, ce qui génère ces vents très violents qu'on observe au sommet de la tache. Un océan liquide d'hydrogène entoure le coeur de Jupiter et l'atmosphère consiste essentiellement d'hydrogène et d'hélium. Ce qui fait qu'aucune surface n'existe laquelle, comme sur Terre, pourrait affaiblir les tempêtes. Les nuages de la haute atmosphère consistent d'ammoniaque, d'hydro-sulfide d'ammoniaque et d'eau. Cependant, on ne sait pas encore comment ces éléments interagissent (et même s'ils le font) pour produire les couleurs de la Grande Tache Rouge. La "Petite tache rouge" est le troisième plus grand ovale rougeâtre anticyclonique sur la planète et a été l'objet d'un suivi pendant les 23 dernières années. Une grande tache temporaire, dite "perturbation équatoriale sud" (en anglais "South Equatorial Disturbance"), souffle aussi, dans l'hémisphère sud; elle date de 1999 et est appelée, en anglais, "Red Spot Jr" ("tache rouge junior"). A la différence de la grande tempête saturnienne de 2011-2012, les tempêtes joviennes ont un centre calme, qui ne présente pas la violence du centre des tempêtes de Saturne. Les tempêtes de Jupiter peuvent durer de quelques heures ou s'étendre sur des siècles -ainsi la Grande Tache Rouge. Les tempêtes joviennes de l'hémisphère nord tournent dans le sens contraire des aiguilles d'une montre et font montre d'une large variété d'altitudes pour ce qui est de leurs nuages; on pense que les nuages les plus sombres sont plus en profondeur que les plus brillants et ces derniers pourraient être des remontées de cristaux de glace d'ammoniaque peut-être mélangés avec de la glace d'eau. La mission Juno, de la NASA, a mesuré qu'à l'équateur, l'eau ne représente que 0.25% des molécules de l'atmosphère jovienne. Les zones dépourvues de nuages de l'atmospère jovienne sont si rares que les astronomes ont donné aux plus grandes d'entre elles, le nom de "hot spots" ("points chauds"). Elles se trouvent dans les jets streams de la planète, ont une forme géométrique et elles résultent d'une "onde Rossby", un processus qu'on observe aussi dans l'atmosphère terrestre: une onde Rossby est un fort mouvement d'air, lequel interagissant avec le reste de l'atmosphère fait le tour de celle-ci. Sur Jupiter le mouvement ondulatoire se fait en altitude et pas en latitude comme sur la Terre. Des vents complexes soufflent autour et à travers ces points chauds. Ces points étant des "trous" dans la couverture nuageuse, ils ouvrent une fenêtre sur une couche que l'on ne voit habituellement pas sur Jupiter voire jusqu'au niveau où peuvent se former des nuages d'eau. Sur les images, les hot spots semblent ombrés mais, du fait que les couches inférieures de Jupiter sont plus chaudes, ils sont très brillants dans l'infrarouge. Habituellement, 8 à 10 points chauds sont en ligne, régulièrement espacés et des plumes blanches, denses, de nuages se trouvent entre eux: l'onde repousse l'air froid vers le bas et brise la couverture nuageuse puis remonte de l'air chaud, formant la forte couverture nuageuse vues entre les plumes. Des tourbillons de vent, ou vortex en spirale, se fondent avec les points chaud. L'onde Rossby peut varier en altitude de 24 à 50km (15-30 miles). On a observé des éclairs aux pôles de la géante gazeuse; les vaisseaux Voyager avaient, les premiers, observé des éclairs sur Jupiter et la mission Juno, ensuite, a découvert qu'ils sont analogues à ceux de la Terre; cependant, il se produisent surtout aux pôles de la géante gazeuse. On pense que c'est l'échauffement de l'équateur par le Soleil qui crée une stabilité dans la haute atmosphère, ce qui empêche l'air chaud de s'élever depuis l'intérieur; aux pôles, il n'y a pas cet échauffement, ce qui rend ces régions plus instables et ce qui permet la montée des gaz chauds et de la convection; les éclairs sont vraisembablement alimentés aussi par de l'eau. Des formations anticycloniques sont en rotation autour du pôle Sud et des tempêtes ovales blanches (des anticyclones) peuvent s'y voir également. L'altitude sur Jupiter se mesure en bars -pression atmosphérique- puisque la planète ne possède pas de surface. Des bandes de brume de haute altitude existent au pôle nord de Jupiter

Les missions spatiales aidèrent à apprendre plus sur Jupiter. Des observations des missions Pioneer, on a pu faire avance la connaissance: la planète est essentiellement composée de gaz liquides, elle possède, comme la Terre, une magnétotail -ce qui permet de déduire des conclusions sur la composition de la géante gazeuse ainsi que sur la possibilité d'un coeur solide; les Pioneer permirent aussi d'observer de près (42000km (26000 miles)) les nuages et d'étudier la météorologie. Les Voyager, eux, passèrent à Jupiter et ses satellites en 1979, prenant plus de 52000 images en quelques mois. Les données approfondirent la connaissance de la météo jovienne, y compris l'existence d'éclairs au sommet des nuages et des tempêtes semblables à des ouragans; pour la première fois, on découvrit aussi l'existence de volcans en activité sur le satellite Io -une première ailleurs que sur Terre. La sonde atmosphérique de la mission Galileo, fin 1995, transmit 58 minutes de données à l'orbiter, lequel les retransmit vers la Terre. Enfin la mission New Horizons, en route vers Pluton, ajouta aussi à la connaissance de Jupiter lorsqu'elle y passa en 2007; elle trouva que la planète avait changé depuis les précédentes missions; surtout, cette mission observa 36 volcans sur Io et, mesurant la température de la lave, elle trouva qu'elle était semblable à celle de la lave des volcans terrestres; la mission New Horizons a également vu que des nuages se forment du fait que de l'ammoniaque s'élève depuis les couches basses de Jupiter et des éclairs générés par la chaleur se voient dans les régions polaires, tout cela prouvant que les phénomènes dûs à la chaleur se produisent quelle que soit la latitude. Des "ondes" atmosphériques, qui parcourent toute la planète semblent le signe de violentes tempêtes qui se produisent dans les couches basses de l'atmosphère. La mission a également vu les fins anneaux de Jupiter en détail: des groupes de particules pourraient indiquer un impact récent voire un phénomène encore inconnu. Les petites lunes Metis et Adrastea ont bien un effet gravitationnel sur le matériau des anneaux. Au moment du passage, une éruption majeure était en cours sur Io, au volcan Tvashtar, dans l'hémisphère nord du satellite. La colonne de l'éruption se condensait en altitude pour retomber à la surface ce qui confirme qu'en général, Io est le corps le plus actif du système solaire et qu'il possède une atmosphère: plus de 20 changements géologiques ont été observés par rapport aux dernières observations de la mission Galileo en 2001. Des tonnes de matériau d'Io se dispersent dans la magnétosphère géante de Jupiter et y forment de grandes bulles denses, en déplacement lent Le télescope spatial Hubble, lui, en octobre 2015 prit des vues qui montraient des changements dans la Grande Tache Rouge et, en juin 2016, il prit des photos impressionnantes d'aurores aux pôles. Les premières révélations de la mission Juno de la NASA, début 2017, montrent que les champs magnétiques de Jupiter et les aurores sont plus importants et plus puissants qu'on ne le pensait et que les ceintures et les zones s’étendent profondément à l’intérieur de la planète

Jupiter possède un vaste système de satellites. Les quatre plus grands, les "satellites galiléens", ont été découverts par Galilée, qui, pour la première fois, utilisait un instrument optique. Les satellites de Jupiter pourraient s'être formés d'un disque circumplanétaire entourant la géante gazeuse. Le satellite de petite taille, Amalthée, en 1892, a été le dernier satellite découvert visuellement dans le système solaire -toutes les découvertes suivantes ayant été faites par de l'imagerie photographique ou digitale. Jupiter possède la magnétosphère la plus puissante du système solaire, dont la partie postérieure s'étend probablement jusqu'à l'orbite de Saturne... Jupiter a été exploré par les missions Pioneer et Voyager. La sonde Galileo, récemment, fut la première mission à jamais orbiter une géante gazeuse, passant huit années dans le système de Jupiter et apportant une moisson de nouvelles données. Le champ magnétique de Jupiter établit une connextion entre la planète et ses satellites et du matériau de certains de ces satellites, Io en particulier, rejoint l'espace. Les premières missions découvrirent que Jupiter possédait aussi un fin système d'anneaux. L'ombre de Jupiter sur l'anneau est un facteur sur celui-ci. Comme les trois autres géantes gazeuses, Jupiter s'est formée tôt après que le Soleil se soit lui-même formé. Comme Saturne ou Uranus, Jupiter émet plus d'énergie qu'il n'en reçoit du Soleil. Cela est dû, pour Jupiter, au fait que la masse de gaz accumulée autour de la planète a besoin de 6 milliards d'années pour refroidir -et notre système solaire n'est vieux que de 4,5 milliards d'années. Jupiter émet 2 à 2 fois et demi plus de chaleur qu'il n'en reçoit du Soleil (ce qui laisse penser à une source interne de chaleur; ceci fut découvert par la mission Pioneer 10 qui fit la première observation dans l'infrarouge du côté dans la nuit de la planète)

plus de détails sur Jupiter avec les données de la mission Galileo (1995-2003)

Saturne

Saturne est, après Jupiter, la deuxième plus grande planète du système solaire. Les deux planètes sont très semblables. Saturne est une géante gazeuse, dont les couches de gaz sont organisées autour d'un coeur solide de petite taille. Les couches supérieurs de Saturne sont constituées d'hydrogène moléculaire liquide. L'aspect le plus connu de Saturne -et le plus frappant pour les astronomes amateurs débutants- est, bien sûr, son anneau, qui entoure la planète. Les anneaux de Saturne, comme pour Uranus et Neptune, forment, avec les satellites de la planète, un système complexe interconnecté. Du côté éclairé par le Soleil, les anneaux de Saturne sont illuminés à la fois par la lumière du Soleil et par celle que reflètent les nuages de la planète. On pense que l'anneau trouve son origine dans des collisions qui ont fracassé des satellites de Saturne ou dans un corps céleste étranger qui fut détruit par les forces gravitationnelles de la planète. Cet anneau gigantesque n'est cependant nulle part plus épais qu'un immeuble de deux étages et il est composé de milliards de particules individuelles de glace ou de roc, chacune dans une orbite propre autour de Saturne. L'anneau de Saturne s'étend de 7000 à 80000 km (4,350-49,700 miles) de la surface et est composé essentiellement de particules d'eau de glace contaminées avec des traces de matériau rocheux. Ces particules sont de taille variable, entremêlant des grains de poussière jusqu'à des blocs de la taille d'une montagne. L'anneau, d'une façon générale, alterne des zones brillantes et denses et des zones plus sombre et moins denses; il n'existe que quelques ruptures fondamentales (ainsi la division de Cassini, par exemple et des "failles" (en anglais, "gaps") qui sont dégagées par les satellites liés à l'anneau ou des résonances orbitales. L'activité météorologique dans les couches supérieures de la planète n'est pas aussi prononcée qu'à Jupiter mais les vents y atteignent des vitesses beaucoup plus importantes et peuvent abruptement changer de direction. Des bandes de nuages voisines se déplacent à des vitesses et des directions différentes en fonction de leur latitude ce qui génère des turbulences là où les bandes se rencontrent et produit une structure en vague le long de ces interfaces. La haute atmosphère de Saturn constitue une faible couche de brume. Les couleurs de Saturne proviennent des brumes d'hydrocarbones qui se trouvent au-dessus des cristaux d'ammoniaque des couches supérieures de nuages (les nuages plus bas, invisibles, contiennent soit de l'hydrosulfide d'ammoniaque soit de l'eau). Les vents de Saturne atteignent des vitesses de l'ordre de plus de 1800km/h (1100 miles/h) -parmi les vents les plus rapides du système solaire. Ce sont ces vents et les nuages qui donnent naissance, via leurs différentes altitudes, aux bandes et zones de la planète au niveau des pôles ainsi qu'à la figure typique en hexagone (pôle nord; il est dû à un jet stream polaire qui se déplace en méandres). Ces vents génèrent des tourbillons; ce sont des tempêtes en soi. Pendant les étés de tel ou tel hémisphère, l'atmosphère de Saturne est plus active. Une tempête majeure, que l'on a appelée la "Grande tache blanche", fut observée, en novembre 1990, par le télescope spatial Hubble; elle mesurait 322 000 sur 96000 km. L'atmosphère supérieure de Saturne -la stratosphère de la planète- est calme; elle est divisée de l'atmosphère inférieure, plus turbulente, par la tropopause, d'une hauteur de 100 km. Les grandes tempêtes de Saturne, fonctionnant à base d'ammoniaque glacé, se voient le long d'une bande de latitude que l'on a surnommée la "storm alley" ("l'allée des tornades"), où les perturbations peuvent consister de l'aggrégation de plusieurs tempêtes. On les repère par de plus grandes quantités de phosphine qu'à l'accoutumée, un gaz qui monte depuis les profondeurs, d'entre 100 à 200 km, là où se produisent les éclairs sur Saturne et où les nuages sont constitués d'ammoniaque et d'eau. Les tempêtes de Saturne semblent se produire à une altitude de 100 km (62 miles) inférieure à la stratosphère et ressembleraient à des blizards intense de glace d'ammoniaque. Ces blizards trouvent leur énergie dans de violentes tempêtes qui ont lieu encore plus bas dans l'atmosphère saturnienne -vers 100 à 200 km (62-120 miles) plus bas, là où on observe des éclairs et où les nuages sont composés d'eau et d'ammoniaque. Les énormes tempêtes appelées "Grandes tâches blanches" apparaissent habituellement à la fin de l'été saturnien de l'hémisphère nord. Une tempête géante, de début de printemps, est en cours dans l'hémisphère nord de Saturne depuis décembre 2010; elle a entouré la planète dès fin janvier 2011 et elle a affecté les nuages, les températures et la composition de l'atmosphère pendant plus de 3 ans! Il s'agit de la 6ème tempête à être observé depuis 1876, la dernière ayant eu lieu en 1990 puis en 2009, dans une zone dite "Storm Alley" ("allée des tempêtes"), dans l'hémisphère sud -bien qu'elle ait été 100 fois plus petite; elle avait cependant duré 334 jours . Elle aura été la plus grande et la plus longue des deux dernières décennies, atteignant 15000km de largeur Nord-Sud et une durée de 200 jours. La dernière tempête la plus longue datait de 1903 et avait duré 150 jours. Les perturbations semblent les plus importantes jamais observées. Elle s'est développée rapidement, son coeur devenant un orage convectif puissant, générant un vortex sombre de 5000 km (3000 miles) qui, vraisemblablement, ressemble à la Grande Tache Rouge de Jupiter; elle génère des perturbations dans la stratosphère saturnienne, zone qui, sinon, est habituellement calme. Les vents atmosphériques ont été modifiés: des jets streams et des tourbillons géants ont rompu l'évolution saisonnière lente. De telles tempêtes viennent des profondeurs de l'atmosphère saturnienne et elles percent ensuite la couche nuageuse calme pour finalement atteindre la stratosphère. Dans l'atmosphère de Saturne, les quantités d'acétylène et de phosphine sont considérées comme les indicateurs des mouvementLes éclairs des tempêtes ont leur origine dans les nuages d'eau, là où les gouttes d'eau et la grêle génèrent de l'électricité. On ne sait pas pourquoi Saturne stocke ainsi de l'énergie pendant des décennies puis la relâche brutalement, en une fois. De telles bouffées d'énergie sont ainsi épisodiques et ont lieu aux alentours de tous les 20 à 30 ans. Ce comportement, en effet, est différent de celui de Jupiter où de nombreuses tempêtes ont lieu en permanence. Cet évènement constitue la dernière manifestation d'une mystérieuse tache blanche qui apparaît dans l'atmosphère saturnienne toutes les années de Saturne (29,5 années terrestres). De telles super-tempêtes périodiques pourraient provenir de l'eau, qui est plus lourde que les gaz principaux de Saturne, l'hydrogène et l'hélium: l'eau tombe dans les couches inférieures de l'atmosphère ce qui la rend plus dense que les couches qui se trouvent au-dessus. Puis la haute atmosphère se refroidit progressivement par radiation et elle devient si froide qu'elle devient, cette fois, plus dense que les couches situées plus bas. C'est ce qui libère l'air constitué d'eau vers le haut, ce qui déclenche une série de super-tempêtes. Bien que la phase convective se soit terminée fin juin 2011, les nuages de turbulence continuaient de se trouver dans l'atmosphère fin 2011. La tempête de 2011 est apparue par 35° de latitude nord puis a fini par entourer la planète en couvrant une surface de 5 milliards de km2 (2 milliards de miles carré). Cette forte tempête a produit des pics de tempéatures dans l'atmosphère et a accru les quantités d'éthylène et d'acétylène. Des ondes d'énergie se sont propagées des centaines de kilomètes (miles) en hauteur, transformant leur énergie en deux tourbillons d'air chaud dans la stratosphère, lesquels ont fini par fusionner en un vortex énorme. Cette gigantesque tempête s'est produite pendant le printemps de l'hémisphère nord, soit des années avant la saison habituelle des tempêtes saturniennes. La tempête saturnienne de 2011-12 s'est comportée comme un ouragan terrestre; sa particularité sur Saturne, cependant, a été que la tempête s'est dissipée du fait qu'elle a fini par encercler totalement la planète et donc revenir à son point de départ (ce qu'on ne voit pas, par exemple, à Jupiter). Tel un ouragan, la tempête s'est nourrie d'air chaud. Le début de la tempête, brillante et turbulente, une fois apparu, s'est dirigé vers l'Ouest, engendrant un vortex (tournant dans le sens des aiguilles d'une montre) qui, lui, s'est déplacé beaucoup plus lentement. Il a fini par revenir au lieu où il avait commencé car aucun obstacle de relief n'existe sur Saturne, comme sur Terre. Ce ne fut que lorsque la tête de la tempête est venue rencontrer son point d'origine, en juin 2011, qu'elle s'est dissipée. On ne connaît pas encore le mécanisme dans ses détails. Des traces de la tempête se sont encore perpétuées un temps dans les couches les plus élevées de l'atmosphère saturnienne. Les mouvements ascendants, d'une façon générale, ont atteint une telle intensité qu'ils auraient aspiré le volume entier de l'atmosphère terrestre en 150 jours. La tempête a également créé le vortex le plus important jamais vu sur Saturne (12000km -7500 miles de diamètre). La tempête de 2011-12 a été la plus longue de ces fortes tempêtes qui semblent se déclencher dans l'hémisphère nord de Saturne tous les 30 ans. Saturne a été explorée par les missions Pioneer et Voyager 1 et 2. La mission Cassini, qui est arrivée à Saturne en 2004, va passer plusieurs années en orbite dans le système de la planète, étudiant celle-ci, son environnement et ses satellites. Saturne, comme Jupiter, possède un vaste système de satellites. Saturne, monde lointain, met 29 ans à parcourir son orbite. L'atmosphère de Saturne, comme celle de Jupiter ou de la Terre, est affectée par une "oscillation d'onde" qui fonctionne sur un rythme de 15 ans (soit une demi-année martienne): de chaque côté de l'équateur, un changement de température selon les couches de l'atmosphère fait que les vents changent de direction en permanence et génèrent l'oscillation. Des particules d'eau électriquement chargées tombent sur l'atmosphère saturnienne et causent une réduction de luminosité. Cette pluie influence la composition et la structure des températures de parties de la haute atmosphère -la ionosphère- donc la météorologie de la planète aux anneaux. Cette pluie venant des anneaux réduit la densité des électrons là où elle tombe. Saturne, en ce qui concerne un des ions de l'ionosphère -l'hydrogène tri-atomique- est littéralement divisée en bandes latitudinales de ce fait, qui correspondent soit aux vides (pas de particules venant de l'anneau, zones claires) soit aux parties denses de l'anneau (des particules en proviennent, zones sombres). Ce sont les lignes magnétiques du champ de Saturne qui conduisent les particules jusqu'à la planète. Comme Jupiter, Saturne émet plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil. Pour ce qui est de Saturne cela est dû au fait que l'hélium de la planète, plus lourd, traverse l'hydrogène et tombe vers le centre. Ce mouvement produit de la chaleur

Pour ce qui est de la découverte des anneaux, ce fut Galilée qui, en 1609 et 1610, fut le premier à observer Saturne dans un instrument optique. Et la vue de la planète était surprenante: sa lunette étant incapable de résoudre l'anneau, il pensa qu'il voyait des satellites: "A mon grand étonnement, écrivit-il, Saturne m'apparut non comme une étoile unique mais comme trois, qui se touchaient presque l'une l'autre"; il appelait aussi ces formes les "enfants de Saturne". 2 ans plus tard, il fut encore plus étonné puisque ces deux corps avaient disparu: "Je ne sais quoi dire devant un cas aussi surprenant, si inattendu et si nouveau". Il se trouvait qu'en fait les anneaux se voyaient alors par la tranche. Quand ils réapparurent 2 ans plus tard, les deux objets apparurent plus grand encore et Galilée conclut qu'il avait vu des sortes de "bras" qui apparaissaient et disparaissaient pour une raison inconnue. Il fallut, ainsi, attendre encore presque un demi-siècle pour que Huyghens, astronome hollandais, trouvât la réponse: grâce à un instrument plus puissant, Huygsens, en 1659, découvrit que ces objets ou bras de Saturne étaient en fait un anneau. Les anneaux furent nommés dans l'ordre dans lequel ils furent découverts: via les lettres de l'alphabet (de A à E, l'anneau E étant le plus tard découvert). Le système des anneaux à une épaisseur très faible par rapport à sa taille. L'anneau, essentiellement constitué de glace d'eau, devrait avoir un âge de 4,4 milliards ou 200 millions d'années et qu'une très faible quantité de matériau micro-météoroïdal (de la poussière) arrive au contract de l'anneau (10-19 grammes par cm2 par second). Huyghens découvrit également Titan, le plus gros satellite de Saturne. Quelques années plus tard, Jean-Dominique Cassini, astronome franco-italien fit plusieurs autres découvertes fondamentales concernant la planète: les 4 satellites les plus importants (Japet, Rhéa, Téthys et Dioné) en 1675 et que l'anneau se divisait en deux parties principales séparées (ce qui devint la "division de Cassini"). Au XIXème siècle, enfin, James E. Keeler, sur la base d'études théoriques menées par James Clerk Maxwell, montra que les anneaux se composaient de particules qui orbitaient autour de Saturne. Quatre satellites de Saturne et la grande division qui sépare les anneaux B et A -qui s'appelle la division de Cassini- ont été découverts par l'astronome franco-italien Giovanni Cassini (1625-1712)

->Différences de composition entre les géantes glacées et les géantes gazeuses

Différences de composition entre les géantes glacées et les géantes gazeuses (légende en anglais mais compréhensible). site 'Amateur Astronomy' sur la base d'une image NASA

On appelle parfois Uranus et Neptune les "géantes glacées" pour les distinguer de Jupiter et Saturne, les "géantes gazeuses". Ce surnom vient du fait d'une partie plus grande de ces planètes consiste en eau, ammoniaque et méthane gelés dans ces lointains du système solaire. Jupiter et Saturne, elles, sont presqu'entièrement faires d'hydrogène et d'hélium et ne comportent que des proportions plus faibles de ces matériaux. Les géantes gazeuses possèdent un coeur rocheux alors que celui des géantes gazeuses est de glace. La source de chaleur des couches supérieures des géantes gazeuses pourrait résider dans les aurores polaires. Le système global des vents mondial peut distribuer cette énergie, qui est initialement déposée près des pôles, en direction des régions équatoriales, les portant à 2 fois les températures qui seraient atteintes du seul fait du Soleil. Les deux premières géantes gazeuses sont faites presque entièrement d'hydrogène et d'hélium -- Jupiter a une métallicité de 2 à 5 fois celle du Soleil et Saturne d'environ 10 fois. Les deux géantes gazeuses suivantes, Neptune et Uranus, ont une taille plus petite mais elles sont plus riches en éléments plus lourds, avec des métallicités d'environ 100 fois celle du Soleil. Ceci provient sans doute de l'époque à laquelle le système solaire se formait: Neptune et Uranus se sont formées dans une région aux confins du disque protoplanétaire et ont été bombardées avec de nombreux débris de glace qui étaient riches en éléments plus lourds -cette vue n'est pas totalement sûre non plus pourquoi les champs magnétiques des géantes gazeuses sont étrangement orientés ou qu'est-ce qui contrôle l'activité sur certains de leurs satellites- alors que Jupiter et Saturne se sont formés dans une partie plus chaude du disque et en ont rencontré moins. Les températures sur Uranus et Neptune chutant à -203°C, l'ammoniaque gèle sous forme de cristaux et tombe dans l'atmosphère. Le méthane -gas bleu- devient dominant. Uranus, par ailleurs manque de source interne de chaleur et donc ses nuages sont froids et ne bourgeonnent pas au-dessus de la couche de brume; Neptune, lui, émet autant d'énergie qu'il en reçoit du Soleil et cette énergie interne lui donne une atmosphère dynamique avec bandes sombre, nuages brillants de glace de méthane et tempêtes cycloniques. Une expérience en laboratoire en 2017 a confirmé que les conditions atmosphériques d'Uranus et de Neptune créent des diamants: dans les océans de neige fondue riches en hydrocarbones des planètes, les molécules sont dissociées en carbone et en hydrogène et le carbone se transforme en diamants de grande taille (des millions de carats) lesquels sombrent ensuite à travers les couches des planètes jusqu'à leur coeur où ils forment vraisemblablement une couche épaisse. On pense qu'un océan liquide important se trouve en-dessous des nuages d'Uranus et de Neptune -qu'on appelle, en anglais, les "ice giants planets", les "géantes glacées"- et qu'il représente les 2/3 de leur leur masse totale. Ces planètes sont ainsi fondamentalement différentes de Jupiter et Saturne -les "géantes gazeuses"- dont la masse est constituée de 85% de gaz. Les champs magnétiques des géantes glacées sont étrangement orientés et leurs particularités leur donne de l'intérêt en termes de science car de nombreuses exoplanètes pourraient leur être semblables. Uranus et Neptune, d'une façon générale, se sont formés plus près du Soleil puis les interactions gravitationnelles les ont repoussés au loin. Toutes les planètes extérieures, d'une façon générale, émettent plus de chaleur qu'elles n'en reçoivent du Soleil, sauf Uranus

Uranus

On a déterminé que l'atmosphère d'Uranus est composée à 85% d'hydrogène et 15% d'hélium. Il y a également des preuves selon lesquelles un océan chaud se trouve 800km (500 miles) en-dessous le sommet des nuages d'Uranus. Uranus s'est révélée être la planète la plus froide du système solaire (même si elle n'en est pas la planète la plus éloignée du Soleil); la cause en est qu'elle n'a pas de source interne de chaleur. Uranus ne fut écouverte qu'en 1781 par l'astronome anglais William Herschel et sa soeur Caroline. Herschel avait d'abord noté Uranus, dans la constellation du Taureau, comme étoile d'apparence nébuleuse. Il la définit ensuite comme une comète puis, enfin, comme une planète. Uranus ne se révéla réellement qu'en 1986, lorsque la mission Voyager 2 la survola, montrant un monde lointain, bleu-vert clair. Uranus est une planète bleue car son atmosphère visible contient du méthane; ce gaz absorbe les longueurs d'onde rouges de la lumière solaire dans le rouge mais laisse repartir les longueurs d'onde bleues. Vue de la Terre, le monde lointain est toujours à la limite de la magnitude visuelle. Géante gazeuse, comme Jupiter et Saturne, Uranus orbite autour du Soleil en 84 ans... Son axe de rotation est fortement incliné -de 98°; la planète se trouve en fait sur son côté. Via une simulation informatique, des astronomes pensent qu'il y a quatre milliards d'années, une jeune protoplanète faire de roches et de glace -d'au moins 2 fois la masse de la Terre- est vraisemblablement entrée en collision avec Uranus sur une trajectoire rasante et a amené l'extrême inclinaison de l'axe de la planète. L'impact, de plus, pourrait avoir engendré de la glace fondue et des amas de roches asymétriques à l'intérieur d'Uranus expliquant peut-être l'alignement spécial du champ magnétique et les roches et la glace qui furent projetées en orbite s'agglomérèrent ensuite pour former les anneaux et les satellites de la planète. Du fait de l'inclinaison extrême de l'axe des pôles d'Uranus, son pôle sud ne voit pas le jour pendant 40 ans et les saisons sont extrêmes. Lorsqu'Uranus a atteint son équinoxe, beaucoup de nuages se sont développés. La meilleure hypothèse qu'on ait quant à l'inclinaison d'Uranus est que la planète, au cours de sa formation, soit entrée en collision avec un objet plus grand ou de même taille qu'elle. La mission Voyager 2 découvrit un système d'anneaux à Uranus (composé de 2 anneaux). Uranus a 27 satellites, grands et petits. La planète a également une magnétosphère. L'axe en est incliné de 60° par rapport à l'axe, déjà fortement incliné, de la planète; la queue magnétique de cette magnétosphère prend une forme en hélice qui s'étend jusqu'à 10 millions de km (6 millions de miles) dans la direction opposée au Soleil. Comme Jupiter et Saturne, Uranus émet plus d'énergie qu'il n'en reçoit du Soleil. Dans ce cas, cela est dû à la radio-activité des roches qui composent le coeur de la planète. Les vents dynamiques d'Uranus ont lieu dans une couche qui ne mesure pas plus de 1000km et l'atmosphère, plus bas, est calme. La couche où se produisent les vents se trouve en-dessous d'une autre couche, épaisse. Les perturbations atmosphériques sont plus nombreuses sur Jupiter et Saturne mais moins puissantes que sur Uranus ou Neptune; cela tient peut-être aux compositions des planètes et aux angles entre leur champ magné et leur axe de rotation. L'occultation d'une étoile par Uranus en 1977 a permis de découvrir que la planète possédait un fin système d'anneaux (observation faite par l'observatoire volant de la NASA, le Kuiper Airborne Observatory)

Une telle inclinaison de l'axe du champ magnétique par rapport à l'axe de la planète laisse penser que les flux de matériau qui génèrent, à l'intérieur de Neptune, le champ sont plus près de la surface qu'ils ne le sont pour la Terre, Jupiter et Saturne. Voyager 2 découvrit aussi 2 satellites qui déterminent gravitationnellement les anneaux (1986U7 et 1986U8). Les astronomes, depuis la Terre, avaient déjà découvert les neuf anneaux d'Uranus en observation les occultations d'étoiles derrière eux. A la différence de ceux de Saturne, les anneaux d'Uranus sont gris foncé et ne reflètent que très peu la lumière solaire. La mission découvrit également 11 nouvelles lunes. La température moyenne d'Uranus est d'aux alentours de °C et la mission Voyager montra cependant qu'il y a un transport d'énergie de pôle à pôle, dans les couches nuageuses, lequel permet de maintenir une température identique à ces deux endroits y compris lorsque, du fait de l'inclinaison de l'axe et de l'orbite, le Soleil réchauffe, pendant des décennies, un pôle spécifiquement. Comme Uranus n'émet pas de chaleur, il est possible que ceci ralentisse la convexion interne et qu'il n'y ait donc pas de tempêtes dans la météorologie de la planète. Un des satellites découverts par Voyager 2, Miranda, un monde de glace, a dévoilé un paysage particulier et varié ainsi que les preuves d'une activité géologique -tectonique et thermique- dans le passé; alors qu'elle n'a que 500km (300 miles) de diamètre, cet objet de petite taille montre des canyons géants (qui atteignent jusqu'à 12 fois la profondeur du Grand Canyon aux Etats-Unis). Miranda montre également trois zones spécifiques dites "couronnes", qui sont des ensembles de crêtes et de vallées légèrement cratérisées. Les astronomes pensent que Miranda pourrait avoir é détruite par une collision puis ré-assemblée. Les petits satellites, en effet, tendent habituellement à se refroidir rapidement après leur formation. La surface de Miranda se compose de deux remarquablement différents grands types de terrain, un terrain ancien, fortement cratérisés, avec un albédo relativement uniforme et l'autre un relief jeune, complexe, caractérisé par des ensembles de bandes claires et sombres, d'escarpements et de crêtes

Neptune

Neptune est la dernière des géantes gazeuses. Sur Neptune, comme sur Uranus, le méthane absorbe les longueurs d'onde rouges de la lumière solaire dans le rouge mais laisse repartir les longueurs d'onde bleues, ce qui lui donne sa couleur bleue. Elle est semblable à Uranus, y compris en taille. Neptune, d'une luminosité encore plus faible, ne fut découverte qu'en 1846, et sur la base de calculs orbitaux. La planète parcourt son orbite en 165 années terrestres... Géante gazeuse, Neptune a une plus forte activité dans ses couches supérieures qu'Uranus. Les différences de températures entre la forte source interne de chaleur de Neptune et ses couches supérieures froides de nuages (- 260°F) pourraient engendrer des instabilités dans l'atmosphère et, donc, des changements météorologiques à grande échelle. Les nuages de Neptune connaissent des variations rapides et ceci est partiellement dû au fait des vents violents. Du fait d'une orbite de 164 ans, les études de la météorologie neptunienne n'ont pas encore pu observer de changements saisonniers. On peut observer des nuages de haute altitude constitués de cristaux de glace de méthane. Le bleu azur brillant de Neptune est dû au fait que le méthane de l'atmosphère absorbe la couleur rouge (si l'hélium était la composante dominante, Neptune apparaîtrait blanc ou gris). Une bande faible, sombre se trouve au bas de l'hémisphère sud et est probablement due à une diminution des brumes atmosphériques, lesquelles dispersent la lumière bleue. La bande fut imagée par Voyager 2 en 1989 et pourrait être liée à la circulation circumpolaire qui est créée par les vents à forte vitesse qu'on observe dans la région. Certaines taches importantes, semblables, d'une certaine manière, à celles de Jupiter, peuvent y être observées. On pense que de nouvelles tempêtes apparaissent sur Neptune tous les 4 à 6 ans et que chaque nouvelle tempête peut durer jusqu'à 6 ans (une durée de 2 ans est plus vraisemblable). Neptune a les vents les plus forts du système solaire, de l'ordre de 2000km/h (1240 miles/h). Les tempêtes sombres de Neptune sont des systèmes de haute pression et sont habituellement accompagnés de "nuages compagnons" brillants. Le plus vraisemblable est que les vortex sombres de Neptune -ils sont mal connus ainsi que leur vitesse de rotation- émanent d'une instabilité dans les cisaillements entre les vents qui soufflent vers l'Est et ceux qui soufflent vers l'Ouest. Ces cyclones peuvent se déplacer aussi bien en direction de l'équateur qu'en direction des hautes latitudes car ils ne sont pas autant constraints qu'à Jupiter par de nombreux vents jets alternés. Il semble qu'il n'existe que 3 vents jets principaux sur Neptune, un qui se dirige vers l'Ouest, un à l'équateur et un, autour de chacun des pôles, qui se dirige vers l'Est. Les nuages brillants se forment lorsque le flux d'air ambiant est perturbé et détourné vers le haut, au-dessus du tourbillon, ce qui fait, vraisemblablement, que les gaz gèlent et se transforment en cristaux de glace de méthane. Les énormes tourbillons sombres, en forme de lentilles, flottent dans l'atmosphère et les nuages compagnons sont semblables à ce qu'on appelle les nuages orographiques sur Terre. Les tempêtes sombres neptuniennes, au cours des années, ont montré d'une surprenante diversité en termes de taille, de forme et de stabilité. Ils méandrent en latitude et quelquefois accélèrent ou ralentissent; ils apparaissent et disparaissent sur des échelles temps beaucoup plus faibles que les anticyclones similaires qu'on peut voir sur Jupiter. Des bandes de nuages, appelées "La Grande tache sombre" et sa zone brillante associée voire une zone brillante se déplaçant rapidement (nommée "Scooter") ainsi qu'une petite tache sombre ont été les éléments de la météorologie de Neptune observés par la mission Voyager 2. La Grande Tache Sombre montre des nuages blancs plumetés qui surplombent la frontière des régions sombres et lumineuses et la structure spirale générale laisse penser à un système de tempête en rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Des structures périodiques de petite taille dans le nuage blanc -qui peuvent être possiblement des ondes- n'ont que peu de durée et ne persistent pas d'une rotation à l'autre. L'axe de la planète est incliné de 28° alors que la magnétosphère l'est de 47°. Elle est, de plus, fortement décalée par rapport au centre de la planète. L'inclinaison de l'axe de la magnétosphère, comme son décalage, pourraient être dûs aux flux de gaz qui ont lieu à l'intérieur de Neptune. La géante gazeuse connaît des saisons du fait de l'inclinaison de l'axe. Au lieu de quelques mois, chaque saison neptunienne s'étend sur 40 ans... En 2011, Neptune avaient plus de nuages que quelques années auparavant -époque où la plupart des nuages se trouvaient dans l'hémisphère sud; l'activité nuageuse se déplace maintenant vers l'hémisphère nord -où c'est l'hiver- alors qu'on est au début de l'été de l'hémisphère sud. Quand Herschel avait découvert Uranus, il avait noté que l'orbite de la nouvelle planète ne correspondait pas aux calculs de la mécanique céleste newtonienne. L'astronome français Alexis Bouvard, en 1821, émit l'hypothèse qu'une autre planète pourrait exercer une influence gravitationnelle sur Uranus et modifier son parcours. En 1841, le Français Urbain Le Verrier et l'Anglais John Couch Adams, tous deux mathématiciens et astronomes, prédirent indépendamment la position de cette planète supposée. Adams, en septembre 1845, envoya ses calculs à George B. Airy, l'"Astronomer Royal" anglais mais ce dernier ne chercha pas la planète car il n'avait pas confiance en Adams. Pendant ce temps, Le Verrier, à la mi-1846,envoya à Johann Gottfried Galle, astronome à l'Observatoire Urania de Berlin, une note décrivant où il pensait que la planète se trouvait. Il se trouvait que Galle venait de cartographier en détail les étoiles fixes de la région où Neptune devait se trouver. En deux nuits, en septembre 1846, Galle, avec son assistant Heinrich L. d'Arrest, trouva Neptune à moins d'1° de la position prévue et confirma qu'il s'agissait d'une planète. La découverte fut saluée comme une réussite majeure des théories de Newton et de la compréhension de l'Univers et elle doubla la taille connue du système solaire. De nos jours, Adams et Leverrier sont, habituellement, tous les deux crédités de la découverte. En décembre 1612, Galilée, observant Jupiter et ses satellites, avait remarqué Neptune mais il avait noté l'objet comme une "étoile" sur son carnet d'observation. Un moins plus tard, en janvier 1613, il nota que l'objet s'était déplacé par rapport aux étoiles avoisinantes mais il ne l'identifia jamais comme étant une planète et il n'y eut, apparemment, pas de suite à ces observations. Neptune possède 30 satellites -de taille diverses- ainsi qu'un système d'anneaux -qui a été découvert en 1984 par le biais de l'occultation d'une étoile par la planète. La planète fut visitée par la mission Voyager 2 en 1989. La durée de l'été, sur Neptune -donc l'impact permanent, à l'un des pôles, de la lumière du Soleil- fait que le méthane de la stratosphère s'échappe dans l'espace (le pôle est plus chaud de 10° C (18° F) que le reste de la planète). Cela pourrait être responsable, également, des forts vents de Neptune

Beaucoup des satellites de Neptune sont des objets de la Kuiper Belt qui ont été capturés. Le système des satellites de Neptune a une histoire violente et complexe: il y a plusieurs milliards d'années, Neptune a capturé Triton, un objet de la ceinture de Kuiper. L'importance gravitationnelle de Triton a sans doute détruit un système originel de satellites neptuniens puis Triton s'est stabilisé sur une orbite circulaire et les débris de ces satellites se sont réassociés pour former la génération actuelle des satellites du monde lointain. Le plus grand satellite de Neptune, Triton, comme la Terre ou Titan, le satellite de Saturne, possède une atmosphère composé majoritairement d'azote. Vu les températures sur Triton, cet azote a fini par se condenser et former une couche de glace à la surface. Triton est ainsi le seul satellite du système solaire à être recouvert d'une couche de glace d'azote. Le satellite de Neptune a été étudié par la sonde Voyager 2 lors de son passage, en 1989, dans le système de Neptune. Triton présente un terrain ridé dit, en anglais, "cantaloupe" (littéralement "peau de melon") dont l'origine est inconnue ainsi qu'un ensemble de paysages cryovolcaniques qui résultent de ce que des liquides froids, qui sont ensuite gelés, sont venus de l'intérieur. On trouve aussi des geysers de glace d'azote. La mission Voyager 2 n'a pu étudié qu'une seule face de Triton. On pense que Triton partage beaucoup avec Pluton et, comme le satellite a une orbite rétrograde, il est possible qu'il soit un ancien objet de la Kuiper Belt capturé par Neptune. Triton est l'un des corps les plus froids du système solaire, avec une température de -391°.F (-235°.C). La surface de Triton est récente et peu cratérisée. Triton pourrait être encore géologiquement actif: Voyager 2, par exemple, a vu que la lune possédait des geysers, lesquels projettent des particules de glace d'azote jusqu'à 10 km d'altitude, en faisant l'un des mondes les plus actifs du système solaire extérieur. Des éléments volcaniques et des fractures marquent la surface froide et gelée, vraisemblablement le résultat d'un échauffement gravitationnel passé. On pense qu'un océan souterrain est possible mais ceci n'a pas été confirmé. Triton n'a pas de montagnes ni de bassins. Tout cela pourrait laisser penser qu'un re-surfaçage a lieu, lié à la forte température interne de Triton et à la faible structure des glaces de surface. Le terrain de Triton, ainsi, pourrait être plus jeune que celui d'Europe. Au pôle sud du satellite, on pense que de la glace de méthane a interagi avec la lumière solaire et des traces noires sont liées aux geysers de Triton. Dans l'hémisphère nord, un terrain "en peau de melon" ("cantaloupe terrain" en anglais), lui, est le résultat d'une fracturation généralisée des couches de glace, semblable à celle des phénomènes de fracturation de la banquise arctique sur Terre. Triton pourrait être voué à la destruction dans un lointain futur car il présente une surface fracturée semblable à celle de Phobos, le satellite de Mars, auquel ce signe pointe à des tensions gravitationnelles lesquelles, de plus, sont accentuées du fait que l'intérieur du satellite est un assemblage lâche de matériau. On pense que Triton pourrait être un objet du type de Pluton que Neptune a capturé en orbite. Les données du Voyager 2 et une occultation de 2001 ont montré que l'atmosphère de Triton est essentiellement composée d'azote et qu'elle est déformée à différents endroits par ses vents forts et ses fortes marées

Pluton

Pluton est la dernière des planètes du système solaire. Elle ne fut découverte qu'en 1930, et par une recherche systématique le long de l'écliptique. Pluton est aux extrêmités du système des planètes du système solaire, où elle parcourt son orbite en 249 ans. L'orbite de Pluton est hautement excentrique et hautement inclinée, différant de l'écliptique -ce plan moyen de l'orbite des planètes du système solaire- de 17°. L'excentricité de l'orbite -cette valeur qui donne à l'orbite d'une planète une valeur différente de celle d'un cercle- peut mener Pluton jusqu'à l'intérieur de l'orbite de Neptune. L'orbite de Pluton n'est toujours pas encore définie avec une grande exactitude du fait de la grande distance de la planète et du fait que l'on ne l'a étudiée que sur un tiers seulement depuis sa découverte; la position de Pluton pourrait ainsi être fausse de plusieurs milliers de kilomètres. Pluton n'est pas une planète gazeuse. C'est une planète tellurique, comme Mercure ou la Terre. La planète est fortement inclinée sur son axe, de 122° -ce qui fait que son pôle sud pointe de 32° vers le haut, au-delà de l'horizontal de l'orbite. Pluton possède une atmosphère peu épaisse (qui fut découverte par l'observatoire volant de la NASA, le Kuiper Airborne Observatory). La mission "New Horizons", de la NASA, qui a quitté la Terre en 2006, arrivera à Pluton en 2015. Ce sera la première mission spatiale à jamais arriver à la dernière planète du système solaire. On a, depuis la Terre, dans les années 1970, découvert que Pluton avait un satellite, Charon, qui orbitait dans le plan de la Terre. Ce satellite, d'un diamètre de 1043 km (648 miles) fut découvert en 1978 par le U.S. Naval Observatory et imagé pour la première fois par le télescope spatial Hubble en 1990. Le satellite était resté inconnu pendant 48 ans du fait de sa forte proximité d'avec Pluton. Charon, ce plus grand satellite des 5 que compte Pluton, fut découvert le 22 juin 1978 au U.S. Naval Observatory de Flagstaff, en Arizona, soit à dix kilomètres de là où Pluton lui-même avait été découvert au Lowell Observatory. Les astronomes essayaient de raffiner l'orbite du Pluton. Le couple Pluton-Charon s'est formé à la suite d'un gigantesque impact, d'une façon très semblable au système Terre-Lune. Le nom "Charon", au départ, fut ainsi conçu: l'un des deux astronomes découvreurs voulait donner au nouveau satellite le nom de son épouse, Charlene, qu'on appelait "Char". Comme l'astronome se préoccupait souvent de physique, d'électrons et de protons, il ajouta un "on" au nom et, de manière fortuite, "Charon" correspondait aussi à un dieu grec. Depuis, deux autres satellites ont été découverts, Nix et Hydra, dont la taille est de l'ordre d'entre 32 et 113 km (20-70 miles), découverts en 2005 ainsi qu'un autre en 2011. Cerbère et Styx, eux, ont été découverts en 2011 et 2012 et ont été nommés par un vote Internet de 2012 approuvé par l'Union Astronomique Internationale. Cerbère a un diamètre estimé de 13 à 34km (8-21 miles) et se trouve entre les orbites de Nix et Hydra. Styx, d'une forme irrégulière, a un diamètre de 10 à 24km (6-15 miles) et orbite à 93300km (58000 miles) de la planète sur une orbite circulaire, laquelle se situe dans le même plan de celle des autres satellites de Pluton. On pense que l'ensemble des lunes de Pluton se sont formées du fait d'une collision, il y a des milliards d'années, entre la planète et un autre corps de type planétaire venant de la ceinture de Kuiper, aux débuts de l'histoire du système solaire; une telle collision, de plus, expliquerait pourquoi une planète aussi petite que Pluton présente un nombre de satellites aussi important. La collision a satellisé des matériaux qui ont fini par se ré-agréger en les satellites qu'on observe actuellement. Un cinquième satellite de petite taille a été découvert en 2012 et on pense que de nombreux fragments résultant de la collision se trouve aussi en orbite. Certains pensent que Pluton n'est peut-être pas réellement une planète mais qu'elle aurait en fait plus d'affinités avec les objets de la Kuiper Belt, cet ensemble de corps lointains, qui fournissent au système solaire une partie de ses comètes. L'hiver à Pluton dure 100 ans. Charon, dans le ciel de la planète, est 7 fois plus grand que la Lune pour nous et 5 fois plus faible. Charon a un cycle spécifique de phase pendant le jour plutonien (6 jours et 10h). Il passe d'un croissant important à un quartier puis à gibbeux et l'inverse

Le système solaire est l'environnement de l'Univers qui nous est le plus proche. C'est le domaine du Soleil. Les études récentes sur les exoplanètes montrent que les systèmes solaires semblent bien être répandus dans l'Univers et qu'ils sont assez variés dans leurs compositions et leurs aspects. Notre système solaire, cependant, jusqu'à ce jour, reste unique dans ses caractéristiques