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Le satellite infrarouge ISO (Infrared Space Observatory), mis en orbite par
l'Agence Spatiale Européenne (ASE) en 1995, a permis de nombreuses
avancées en astronomie, en particulier dans l'étude de notre
Système solaire. Des chercheurs de l'Observatoire de Paris, en
collaboration avec le Max-Planck Institut à Garching (Allemagne),
dressent le bilan des observations sur l'atmosphère des quatre
planètes géantes fluides : Saturne, Jupiter, Uranus, Neptune et
nous font part de leurs dernières découvertes. Grâce
à ISO nos connaissances se sont affinées sur la composition des
couches atmosphériques externes, les seules directement accessibles
à l'observation, constituées principalement d'hydrogène et
d'hélium, avec des traces de vapeur d'eau et de méthane.
ISO a permis de mesurer précisément l'abondance relative du
deutérium (D), un isotope lourd de l'hydrogène (H). Le
deutérium a été formé par
nucléosynthèse pendant le Big Bang et brûlé
ultérieurement dans les étoiles. La mesure du rapport D/H dans
Jupiter et Saturne nous donne accès à sa valeur dans la
nébuleuse solaire primitive. Cette détermination est
importante pour notre compréhension de la formation des planètes
à partir de ce nuage de gaz et de poussières, il y a 4,6
milliards d'années. La valeur dans Uranus et Neptune est plus
élevée que dans Jupiter et Saturne à cause de la
présence de grandes quantités de composés lourds dans
leurs intérieurs. Ceux-ci, initialement sous forme de glaces, se sont
enrichis en deutérium dans la nébuleuse primitive. Le rapport D/H
dans ces glaces, incorporées dans Uranus et Neptune, est toutefois plus
faible que celui mesuré dans les comètes.
Les observations conduites avec ISO ont d'autre part
révélé la complexité de la chimie se
déroulant dans la haute atmosphère des planètes
géantes. Pour la première fois dans Saturne des hydrocarbures
lourds, le méthyl-acétylène
(CH3C2H), le diacétylène
(C4H2) et le benzène (C6H6),
ont été détectés. La formation d'hydrocarbures
résulte de schémas réactionnels complexes trouvant leur
origine dans la photodissociation du méthane (CH4) par le
rayonnement ultraviolet du Soleil. La grande sensibilité des instruments
à bord d'ISO a également permis la détection du radical
méthyle (CH3) dans Saturne et Neptune. Ce composé
très instable, directement produit par la dissociation du
méthane, est un intermédiaire-clé dans la photochimie des
hydrocarbures. Ces détections sont importantes car elles montrent que
cette photochimie produit des quantités appréciables
d'hydrocarbures complexes, certains pouvant former des brumes organiques dans
la stratosphère des planètes géantes.
Mais la plus grande surprise a été la détection de deux
composés oxygénés : la vapeur d'eau (H2O)
et le dioxyde de carbone (CO2) dans la stratosphère des
planètes géantes. On pense maintenant que la vapeur d'eau
provient principalement d'une pluie ininterrompue de petits grains de
poussières glacées, qui peuplent l'espace interplanétaire.
Les flux de matière en jeu correspondent tout au plus à quelques
dizaines de kilogrammes de glace d'eau tombant chaque seconde sur ces
planètes.
Ces observations fournissent un moyen d'estimer la production de
poussière interplanétaire loin du Soleil, peut-être due aux
comètes. Une autre source possible est l'érosion
météoritique des anneaux et des satellites glacés
entourant ces planètes. Le dioxyde de carbone, quant à lui, peut
être amené en partie par ces mêmes grains glacés. Il
est toutefois nécessaire d'envisager une autre origine au moins dans le
cas de Saturne : ce pourrait être la réaction
photochimique de la vapeur d'eau et du monoxyde de carbone (CO). Quant à
Jupiter, les observations semblent indiquer qu'il s'agit d'un résidu de
la collision de la comète Shoemaker-Lévy 9 qui frappa la
planète en juillet 1994.
Les observations effectuées par ISO ont fourni aux planétologues
une moisson de découvertes. Tout en poursuivant l'analyse de ces
mesures, les astronomes spécialistes du rayonnement infrarouge se
tournent vers l'avenir, avec notamment le projet FIRST (Far Infrared
Submillimeter Telescope), observatoire infrarouge en orbite prévu par
l'ASE pour le début du troisième millénaire.
Contact chercheur : Bruno Bézard - 01 45 07 77 17
Contact Presse :
Martine Mathieu -Tél. 01 40 51 21 55 - E-mail
mathieu@obspm.fr
Frédérique Auffret - Tél. 01 40 51 23 01 - E-mail
Frederique.Auffret@obspm.fr
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