Neptune
Dieu romain de la Mer, identifié au dieu grec Poséidon.
Une autre planète bleue
Gravitant à 4,5 milliards de kilomètres du Soleil, sur une très longue orbite quasi circulaire qu'elle parcourt en presque 165 ans, Neptune est la plus lointaine des quatre planètes géantes du Système solaire. Comme chacune de celles-ci, elle tourne rapidement sur elle-même (en 16,1 h), possède une épaisse atmosphère à base d'hydrogène et d'hélium, est entourée d'anneaux et est accompagnée de nombreux satellites. Par son diamètre (voisin de 50 000 km), sa masse (17 fois celle de la Terre), sa structure et sa composition chimique, elle s'apparente plus particulièrement à Uranus.
Invisible à l'œil nu de la Terre, la planète était inconnue des Anciens. Sa découverte a marqué le triomphe de la mécanique céleste. Comme Uranus, Neptune a surtout été révélée par la sonde américaine Voyager 2. Celle-ci l'a survolée le 25 août 1989 en s'approchant à 4 900 km seulement de son pôle Nord. Les spécialistes ont découvert alors la seconde planète bleue du Système solaire. Sa teinte bleue intense n'est toutefois pas due, comme pour la Terre, à la présence à sa surface d'eau à l'état liquide, mais à une quantité importante de méthane gazeux dans son atmosphère.
Atmosphère
L'atmosphère de Neptune est, à l'instar de celle de Jupiter, le siège de phénomènes dynamiques intenses et complexes. La forte inclinaison de la planète sur le plan de l'écliptique lui confère des effets saisonniers importants qui peuvent aussi être responsables des variations temporelles observées. L'active circulation atmosphérique de Neptune est à rapprocher également de l'intense source d'énergie interne dont bénéficie la planète : celle-ci émet, en effet, 2,8 fois plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil. Sans doute l'intérieur de l'astre se refroidit-il encore lentement, libérant ainsi l'énergie thermique accumulée lors de sa formation.
Composée majoritairement d'hydrogène et d'hélium, l'atmosphère de Neptune renferme aussi d'autres constituants. Dans les couches supérieures, le méthane est dissocié par le rayonnement ultraviolet du Soleil, produisant divers hydrocarbures tels l'éthane et l'acétylène, tous deux détectés dans l'infrarouge depuis la Terre. Le satellite d'astronomie infrarouge ISO y a révélé aussi la présence de vapeur d'eau et de gaz carbonique, déjà détectés dans l'atmosphère d'autres planètes géantes. Enfin, des observations dans le domaine de la radioastronomie millimétrique ont permis d'y trouver des composants inattendus, tels l'acide cyanhydrique et le monoxyde de carbone. Leur présence pourrait impliquer celle d'azote (très difficile à détecter par la spectroscopie) en quantités significatives, et cela serait alors l'indice que Neptune a connu un mécanisme de formation différent de celui des autres planètes géantes, en particulier d'Uranus.
Structure interne et champ magnétique
À l'instar des autres planètes géantes du Système solaire, Neptune s'est formée par l'agglomération progressive de petits corps en un noyau massif de glaces et de roches. Ce noyau a ensuite attiré par gravité le gaz environnant, engendrant ainsi l'atmosphère de la planète. Mais, comme dans le cas d'Uranus, le processus n'atteignit pas la même ampleur que sur Jupiter et Saturne : l'atmosphère de Neptune représente sans doute moins de 40 % de la masse totale de la planète. La structure interne de Neptune est vraisemblablement analogue à celle d'Uranus : une enveloppe extérieure d'hydrogène et d'hélium ; en-dessous, un noyau de « glaces », c'est-à-dire en fait un fluide chaud à base d'eau, de méthane, et d'ammoniac. Au centre, où régneraient une pression de plusieurs mégabars et une température de plusieurs milliers de degrés, peut-être existe-t-il un cœur formé d'éléments plus lourds (métaux et roches), mais cette différenciation n'est pas certaine.
Comme Uranus, Neptune présente la particularité d'avoir un champ magnétique fortement incliné par rapport à son axe de rotation (47°). Ce champ est engendré, comme celui d'Uranus, par effet dynamo au sein de l'intérieur fluide de l'astre, et alimenté par la rotation rapide de la planète. La magnétosphère de Neptune présente de grandes similitudes avec celle de la Terre.
Anneaux et satellites
Neptune possède un système de six anneaux, révélé par la caméra de Voyager 2. Ces anneaux sont de largeur et d'épaisseur variables et certains d'entre eux présentent par endroits d'étonnantes concentrations de matière, qui se manifestent sous la forme d'arcs plus brillants.
Antérieurement au survol de Neptune par Voyager 2, on ne connaissait à la planète que deux satellites : Triton, découvert en 1846 par le Britannique W. Lassell, et Néréide, identifié en 1949 par l'Américain G. Kuiper. Leurs trajectoires sont assez inhabituelles : une orbite quasi circulaire mais inclinée de 159° par rapport au plan équatorial de Neptune pour Triton, et une orbite très allongée et inclinée de 27° sur ce même plan équatorial pour Néréide. Ces particularités donnent à penser que l'histoire des deux corps n'a pas toujours été liée à celle de Neptune : il s'agit sans doute d'anciens astéroïdes qui ont été capturés par sa force de gravitation.
Plus près de Neptune, Voyager 2 a découvert six autres satellites : Protée, Larissa, Despina, Galatée, Thalassa et Naïade, par ordre de distance croissante à la planète. Cinq autres petits satellites, beaucoup plus éloignés de la planète, ont été découverts depuis 2002. Contrairement à Triton et Néréide, ils gravitent tous dans le plan équatorial de Neptune, ce qui suggère qu'ils se sont formés en même temps que la planète, dans le disque de matière dont elle est issue. Certains jouent sans doute le rôle de « gardiens » des anneaux, leur attraction gravitationnelle ayant pour effet de confiner la matière des anneaux entre d'étroites limites.