Neptune est la huitième et la planète la plus lointaine connue en orbite autour du Soleil, complétant une orbite tous les 164,8 ans à une distance de 30,1 unités astronomiques – environ 4,5 milliards de kilomètres. C'est aussi la seule planète du système solaire que personne n'a réellement repérée en premier. Les astronomes ont calculé où elle devait être, ont pointé un télescope là-bas et l'ont trouvée qui attendait.
Cette histoire de découverte à l'envers n'est que le début. Neptune cache une pluie de diamants sous une pression écrasante, produit les vents les plus rapides jamais mesurés sur une planète, et héberge une lune qui l'orbite à l'envers et est lentement condamnée à être déchirée. Rien de tout cela n'est visible depuis la Terre sans un télescope – Neptune est trop faible pour être vue à l'œil nu – ce qui rend le fait que nous sachions quelque chose de tout cela un petit miracle de la physique et de la patience.
Une planète trouvée par les mathématiques, pas par l'observation
Les changements inattendus dans l'orbite d'Uranus ont amené l'astronome Alexis Bouvard à émettre l'hypothèse que la trajectoire d'Uranus était perturbée par la gravité d'une planète inconnue plus loin. Après la mort de Bouvard, la position de cette planète hypothétique a été calculée indépendamment par deux mathématiciens, John Couch Adams et Urbain Le Verrier, en n'utilisant que l'oscillation d'Uranus et les équations de Newton.
Neptune est la seule planète du système solaire qui n'a pas été initialement observée par l'observation empirique directe. Elle a d'abord été vue à travers un télescope le 23 septembre 1846, lorsque l'astronome Johann Gottfried Galle a pointé son instrument vers le ciel de Berlin et a trouvé la planète à un degré près de la position que Le Verrier avait prédite sur papier. En d'autres termes, Neptune a été découverte par l'arithmétique avant d'être découverte par la vue.
Il y a une note encore plus étrange. Certaines des observations télescopiques les plus anciennes jamais faites – les propres dessins de Galilée du 28 décembre 1612 et du 27 janvier 1613 – contiennent des points tracés qui correspondent à ce que nous savons maintenant être les positions de Neptune à ces dates exactes. Galilée a presque certainement vu Neptune plus de deux siècles avant que quiconque ne la reconnaisse comme une planète, et l'a simplement enregistrée comme une étoile de fond.
Nommée d'après la couleur, pas d'après le Dieu
Une fois Neptune confirmée, elle avait besoin d'un nom, et le processus était moins évident que ne le suggère le motif du dieu romain. La première suggestion venait de son découvreur, Galle, qui a proposé de l'appeler Janus. C'est un autre astronome, Struve, qui a argumenté à la place pour le nom Neptune, le 29 décembre 1846 – non pas principalement pour des raisons mythologiques, mais d'après la couleur de la planète vue à travers un télescope.
Un petit géant avec un vrai muscle
Malgré le fait de se classer quatrième par diamètre parmi les planètes, Neptune frappe bien au-dessus de son poids. Sa masse est 17,15 fois celle de la Terre mais seulement 1/19 celle de Jupiter – la plaçant fermement entre les mondes rocheux et les vrais géants. C'est la troisième planète la plus massive du système solaire et, parmi les quatre planètes géantes, la plus dense de toutes.
Cette densité se manifeste également dans sa gravité. Au niveau de pression de 1 bar, la gravité de Neptune mesure 11,27 m/s², ce qui est 1,15 fois la gravité superficielle de la Terre – et parmi toutes les planètes, elle n'est surpassée que par Jupiter. Si tu te tenais sur les sommets des nuages de Neptune (si tu pouvais d'une manière ou d'une autre) tu pèserais plus que sur Terre, malgré le fait que la planète soit composée presque entièrement de fluide et de gaz.
Les vents les plus rapides partout
Le temps de Neptune est où les nombres deviennent véritablement extrêmes. Autour des bords de ses systèmes de tempête, les vents ont été mesurés jusqu'à 2.100 kilomètres par heure (1.300 mph) – les vents les plus rapides jamais enregistrés n'importe où dans le système solaire. Et Neptune est rarement calme : la planète semble passer un peu plus de la moitié de son temps à accueillir une tempête connue sous le nom de Grande Tache Sombre.
La première Grande Tache Sombre a été trouvée en 1989, lorsque le vaisseau spatial Voyager 2 de la NASA a photographié un système de tempête anticyclonique s'étendant sur 13.000 km × 6.600 km – à peu près la taille de la Terre, incorporé dans les nuages d'un autre monde. Mais lorsque la même zone du ciel a été photographiée à nouveau en novembre 1994 par le télescope spatial Hubble, la tempête avait complètement disparu. C'est la différence clé avec la Grande Tache Rouge célèbre de Jupiter, qui dure depuis des centaines d'années : les taches sombres de Neptune se forment et se dissipent en seulement quelques années, puis sont remplacées par de nouvelles ailleurs sur la planète.
Pluie de diamants et un four mystérieux
Neptune ne reçoit qu'une fraction de la lumière solaire que reçoivent les planètes plus proches, et pourtant quelque chose en elle continue à générer une chaleur sérieuse. Uranus, son quasi-jumeau géant de glace, rayonne seulement 1,1 fois autant d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil. Neptune rayonne environ 2,61 fois plus – un excédent bien plus important, même bien que Neptune soit situé à plus de 50% plus loin du Soleil qu'Uranus et ne reçoive que environ 40% de la lumière solaire qu'Uranus reçoit. Personne ne sait pleinement d'où vient cette chaleur interne supplémentaire, mais elle est assez forte pour conduire les vents planétaires les plus rapides n'importe où dans le système solaire.
Profondément dans ce four, la pression fait quelque chose d'presque incroyable. À une profondeur d'environ 7.000 km, les conditions pourraient être suffisamment extrêmes pour que les molécules de méthane se séparent et se réassemblent en cristaux de diamant, qui pleuvent ensuite vers le bas à travers l'intérieur de la planète comme de la grêle. C'est l'un des rares endroits du système solaire où un événement météorologique normal pourrait impliquer des pierres précieuses réelles tombant du ciel – juste pas n'importe où où un humain pourrait se tenir pour le regarder.
Anneaux nommés après une révolution
Neptune a son propre système d'anneaux, bien qu'un beaucoup plus faible que celui de Saturne, et il n'a été confirmé par imagerie que lorsque le vaisseau spatial Voyager 2 l'a photographié en 1989. Les anneaux portent un ensemble de noms inhabituellement personnel. Le plus interne est l'anneau de Galle, nommé d'après Johann Gottfried Galle, l'astronome qui a d'abord vu Neptune à travers un télescope. L'anneau suivant est l'anneau de Le Verrier, en l'honneur d'Urbain Le Verrier, qui a calculé où Neptune devait être. Plus loin encore est l'anneau de Lassell, nommé d'après William Lassell, l'astronome anglais qui a découvert la plus grande lune de Neptune.
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Même les segments les plus brillants et agglomérés des anneaux de Neptune – ses arcs d'anneau – ont obtenu un thème de nomination distinct. Procédant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ils s'appellent Fraternité, Égalité 1 et 2, Liberté et Courage. Les quatre premiers noms proviennent de « liberté, égalité, fraternité », la devise de la Révolution et de la République française, découverts et nommés par des équipes d'observation dirigées par des Français travaillant depuis la Terre.
Triton, la lune qui ne devrait pas être là
La plus grande lune de Neptune, Triton, a été découverte par l'astronome britannique William Lassell le 10 octobre 1846 – seulement 17 jours après la découverte de Neptune elle-même. Cette vitesse n'est pas un hasard : Triton est assez lumineux et proche pour qu'un observateur attentif pourchassant la nouvelle planète ait dû la remarquer rapidement.
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Ce qui rend Triton étrange, c'est son orbite. Triton orbite autour de Neptune dans une orbite rétrograde, tournant dans la direction opposée à la rotation de la planète elle-même – la seule grande lune du système solaire à le faire. Ce mouvement à l'envers est un indice fort que Triton n'a pas été né aux côtés de Neptune du tout, mais a plutôt été capturé plus tard par la gravité de la planète. C'est aussi une peine de mort au ralenti : comme l'orbite de Triton fonctionne contre la rotation de Neptune plutôt qu'avec elle, la lune spirale lentement vers l'intérieur, et elle sera finalement déchirée, dans environ 28 milliards d'années, lorsqu'elle atteint la limite de Roche.
Triton est aussi géologiquement vivant d'une manière que peu de lunes glacées le sont. L'une de ses plus grandes caractéristiques est Leviathan Patera, une structure de type caldera d'environ 100 km de diamètre, entourée par une massive plaine de lave gelée appelée Cipango Planum qui couvre au moins 490.000 km². De plus, la sonde Voyager 2 a surpris la lune en action : en 1989, elle a observé des éruptions de type geyser de gaz d'azote et de poussière jaillissant de sous la surface de Triton en panaches jusqu'à 8 km de hauteur – ventilation active sur une lune si froide qu'elle accueille de la glace d'azote.
Un vaisseau spatial, un essai
Presque tout ce que nous savons de près sur les tempêtes, les anneaux et les geysers de Triton de Neptune provient d'un seul survol. Voyager 2, lancé par la NASA le 20 août 1977, seulement 16 jours avant son jumeau Voyager 1, reste le seul vaisseau spatial à avoir jamais visité l'un des géants de glace du système solaire. Aucune autre mission n'a été de retour depuis.
Ce survol est aussi responsable d'un mythe de couleur qui a collé pendant des décennies. L'atmosphère de Neptune est en fait seulement légèrement bleue dans le spectre optique – seulement légèrement plus saturée que le bleu pâle de l'atmosphère d'Uranus. Mais lorsque Voyager 2 a survolé Neptune le 25 août 1989, ses renderings d'images ont considérablement exagéré le contraste des couleurs pour mieux révéler les nuages, les bandes et les vents. Le résultat a fait que Neptune semblait bleu profond à côté de l'Uranus presque blanc, et ce contraste dramatique est la raison pour laquelle la plupart des gens imaginent toujours Neptune comme un monde bleu azur vivant, même si sa vraie couleur est beaucoup plus proche de celle de son voisin glacé.