Nouvelle étude remet en question la classification d'Uranus et Neptune comme géantes de glace

La conception traditionnelle qui veut qu'Uranus et Neptune soient principalement des « géantes de glace », composées majoritairement d'eau, de méthane et d'ammoniac, est sérieusement ébranlée par une nouvelle recherche. Les résultats de cette étude, parus en décembre 2025 dans la revue spécialisée « Astronomy & Astrophysics », proposent une vision radicalement différente de la composition de ces mondes extérieurs.

Des scientifiques de l'Université de Zurich (UZH), notamment le doctorant Luca Morf et le professeur Ravit Hellel, sont à l'origine de cette analyse. Leurs travaux suggèrent que ces planètes lointaines pourraient posséder une proportion de matière rocheuse bien plus importante que ce que les modèles antérieurs laissaient entendre. Cette révélation n'est pas anodine ; elle a des répercussions majeures sur la manière dont nous concevons la formation des systèmes planétaires, d'autant plus que la majorité des exoplanètes découvertes jusqu'à présent se situent dans la gamme de taille d'Uranus et de Neptune.

Historiquement, les planètes situées au-delà des géantes gazeuses de notre Système Solaire ont été étiquetées comme géantes de glace. Cependant, cette classification reposait davantage sur des hypothèses que sur un corpus de données empiriques solides. L'exploration de ces astres est notoirement difficile, n'ayant été effleurée que par le passage de la sonde Voyager 2 en 1986 et 1989. Face à cette rareté des données, les chercheurs de l'UZH ont adopté une approche de modélisation nouvelle, dite « agnostique » sur le plan compositionnel.

Cette méthodologie novatrice a permis de générer des milliers de profils de densité aléatoires. Seuls ceux qui correspondaient fidèlement aux observations réelles effectuées par Voyager 2 ont été retenus. Cette approche contraste fortement avec les modèles précédents qui imposaient soit une structure interne strictement stratifiée, soit s'appuyaient sur des profils empiriques simplifiés. En substance, ils ont laissé les données dicter la structure, plutôt que l'inverse.

Les meilleures correspondances issues de cette analyse indiquent que ces planètes pourraient être, en réalité, majoritairement rocheuses. L'étude révèle, par exemple, que le rapport entre la masse de roche et celle d'eau pour Uranus pourrait être près de dix fois supérieur à celui de Neptune, soulignant une hétérogénéité interne significative entre les deux corps célestes. Cette interprétation plus « caillouteuse » trouve d'ailleurs un écho dans la composition de Pluton, un objet de la ceinture de Kuiper connu pour être composé à environ 70 % de roche et de métal.

Le spectre des modèles admissibles pour Uranus est particulièrement large, couvrant une variation centuple dans le ratio masse rocheuse/eau, allant de 0,04 à près de 4. Il est clair que les certitudes d'antan s'effritent face à ces nouvelles possibilités.

De surcroît, ces nouveaux modèles offrent une explication plausible pour les champs magnétiques chaotiques et multipolaires observés sur ces deux planètes. L'équipe a découvert que des couches d'« eau ionisée » situées à différentes profondeurs pourraient engendrer des dynamos magnétiques indépendantes. Cela permettrait d'expliquer les géométries non dipolaires des champs, contrairement au champ dipolaire relativement simple de la Terre. La professeure Hellel a précisé que leurs travaux suggèrent que le champ magnétique d'Uranus prendrait naissance à une profondeur plus grande que celui de Neptune. Néanmoins, les chercheurs restent prudents, car l'incertitude demeure considérable en raison de notre compréhension limitée du comportement des matériaux soumis à des pressions et des températures extrêmes dans ces noyaux.

La professeure Hellel insiste sur le fait que les données actuelles ne suffisent pas pour trancher définitivement entre la désignation de géante rocheuse ou de géante de glace. Des missions spatiales spécifiquement conçues pour sonder leurs structures internes sont donc impératives pour lever le voile sur leur véritable nature. Ces futures explorations demeurent une priorité absolue pour les agences spatiales. Le concept d'« Orbiteur et Sonde pour Uranus » (UOP) de la NASA est classé comme mission de classe « Flagship » de très haute priorité selon le Rapport décennal 2023-2032, bien que son lancement soit reporté au milieu ou à la fin des années 2030 en raison des contraintes de production de plutonium. Parallèlement, la Chine prévoit sa mission « Tianwen-4 », qui inclura un survol d'Uranus, prévu vers mars 2045, après un lancement envisagé autour de 2030.