À quoi ressemblent les nuages des autres planètes du système solaire ? Vous allez être très surpris !

Sur les planètes du système solaire dotées d'une atmosphère, on trouve des nuages semblables à ceux de la Terre, constitués non seulement d'eau, mais aussi de nombreux autres composés.

Image traitée des nuages de Jupiter prise par la sonde spatiale Juno le 16 décembre 2017. Crédit : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichtädt/Seán Doran
Image traitée des nuages de Jupiter prise par la sonde spatiale Juno le 16 décembre 2017. Crédit : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichtädt/Seán Doran

Si nous vous demandons s'il y a des nuages sur d'autres planètes que la Terre, vous répondrez certainement par l'affirmative, car les belles images des différentes atmosphères planétaires que les sondes spatiales que nous envoyons autour du système solaire, ainsi que les grands télescopes, nous fournissent depuis un certain temps déjà, sont bien connues. La question se pose toutefois lorsqu'on se penche sur la définition d'un nuage.

L'Organisation météorologique mondiale (OMM), qui fait autorité en matière de nuages, définit un nuage dans son Atlas international des nuages comme « un hydrométéore constitué de minuscules particules d'eau liquide ou de glace, ou des deux, en suspension dans l'atmosphère et ne touchant généralement pas le sol. Ils peuvent également contenir de plus grosses particules d'eau liquide ou de glace, ainsi que des particules liquides non aqueuses ou des particules solides provenant, par exemple, de gaz industriels, de fumées ou de poussières ».

Cette définition ne s'applique qu'aux nuages qui se forment dans l'atmosphère terrestre, de sorte que pour désigner les nuages qui se forment sur d'autres corps célestes (planètes, satellites) ou sur la Terre dans certaines conditions, les particules qui les forment ne sont pas nécessairement constituées d'eau liquide ou solide, mais peuvent avoir pour origine la condensation de gaz autres que la vapeur d'eau.

Les nuages des géantes gazeuses

Les « géantes gazeuses » sont Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Elles doivent leur nom à leur grande taille - par rapport à celle de la Terre - et au fait qu'elles sont presque entièrement composées de gaz, de sorte que chacune d'entre elles forme une gigantesque atmosphère qui lui est propre. La géante gazeuze est dominée par des gaz tels que l'hydrogène et l'hélium, beaucoup plus légers que l'azote et l'oxygène qui composent la quasi-totalité de l'atmosphère terrestre.

Image en fausses couleurs de nuages sinueux sur Saturne, prise par la sonde spatiale Cassini à 1,2 million de kilomètres de la planète le 18 mai 2017. Crédit : NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Image en fausses couleurs de nuages sinueux sur Saturne, prise par la sonde spatiale Cassini à 1,2 million de kilomètres de la planète le 18 mai 2017. Crédit : NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Le gigantesque océan d'hydrogène et d'hélium de Jupiter est rempli de petites quantités de composés de phosphore et de soufre, ainsi que de méthane, d'ammoniac, de vapeur d'eau, de monoxyde de carbone et de cyanure d'hydrogène, entre autres. Les nuages résultant de la condensation de tous ces gaz sont de différentes couleurs.

La rapide rotation de Jupiter fait que ses caractéristiques atmosphériques se distribuent en bandes parallèles à l'équateur, alternant entre des bandes de couleur blanchâtre et des tons bruns. Intercalées entre elles, une série d'ovales apparaissent, qui sont de grands systèmes orageux, parmi lesquels la Grande Tache Rouge se distingue particulièrement.

L'atmosphère de Saturne est similaire à celle de Jupiter, bien que la proportion d'hélium (le deuxième gaz le plus abondant après l'hydrogène) soit plus faible. On y trouve également des traces de méthane, de vapeur d'eau, d'ammoniac, de propane et de phosphines, entre autres composés gazeux. Selon le niveau de pression, on trouve des nuages d'ammoniac, d'eau et d'autres compositions, qui prennent ensemble des teintes jaunâtres.

L'observation de sa vitesse de déplacement a permis de déduire l'une des singularités de la planète aux anneaux : des intensités de vents dominants allant jusqu'à 1800 km/h, légèrement inférieures à celles détectées dans la haute atmosphère de Neptune.

Titan, l'une des lunes de Saturne, possède une atmosphère dense. À sa surface se trouve un océan de méthane liquide, et des nuages à développement vertical se développent, laissant de lourdes averses de méthane. Des nuages élevés formés par des cristaux d'hydrocarbures se forment également.

Sur Neptune, on trouve de hauts nuages d'hydrogène, d'hélium et de méthane, ainsi que des systèmes de tempête de longue durée (formés par des nuages convectifs), similaires à ceux de Jupiter.

Pour terminer ce rapide tour d'horizon des nuages des géantes gazeuses, il nous reste ceux qui se forment dans Uranus et Neptune. Dans la première, le rapport hydrogène/hélium est de 83/15, auquel il faut ajouter 2 % de méthane et des gaz à l'état de traces. C'est l'atmosphère la plus froide de tout le système solaire et, selon l'altitude, on y trouve des nuages de cristaux de méthane ou de glace.

La couverture nuageuse dense de Vénus

La surface de Vénus reste cachée à l'observation des satellites et des télescopes en raison de l'atmosphère dense qui entoure la planète. Constituée principalement de CO2, elle contient d'épais nuages d'acide sulfurique et de soufre. La pression atmosphérique à la surface est environ quatre-vingt-dix fois plus élevée que sur Terre. La couverture totale et permanente de ces épais nuages entraîne un puissant effet de serre, avec des températures avoisinant les 500°C à la surface infernale.

Venus
Image de Vénus couverte de nuages prise par la sonde spatiale japonaise Akatsuki le 30 mars 2018. Crédit : JAXA.

Les nuages sont répartis en plusieurs couches, dont la nature et les caractéristiques varient en fonction du niveau atmosphérique. À environ 50 km d'altitude, on trouve une couche d'environ 5 km d'épaisseur, constituée de cristaux de composés sulfurés, de chlore et d'acide sulfurique. Au-dessus, jusqu'à une altitude d'environ 80 km, on trouve une autre paire de couches bien définies. Dans la couche inférieure, l'eau et divers composés acides très corrosifs, comme l'acide chlorhydrique, sont mélangés, tandis que dans la couche supérieure, il y a un brouillard d'anhydride sulfureux.

Nuages martiens analogues aux nuages terrestres

Mars est connue sous le nom de planète rouge en raison des ferrosilicates qui recouvrent sa surface poussiéreuse. Les particules rougeâtres d'oxyde de fer sont balayées et soulevées par de gigantesques tempêtes de poussière qui répandent ces aérosols ferriques dans une grande partie de l'atmosphère, l'obscurcissant. Il en résulte un ciel semblable à celui que nous obtenons sur Terre avec la brume, surtout lorsqu'elle est intense et qu'elle réduit fortement la visibilité.

Bien que l'on parle souvent de nuages de poussières, tant sur notre planète que sur Mars, la nature de ces nuages (constitués de lithométéores) est différente de celle des nuages dont nous parlons dans cet article, qui sont également absents du ciel martien. Vus du sol, ils ont une couleur saumonée, semblable à celle du crépuscule terrestre.

L'atmosphère de Mars est beaucoup plus fine que la nôtre, la pression à sa surface étant jusqu'à cent fois plus faible. Comme Vénus, son atmosphère se compose principalement (95,3 %) de dioxyde de CO2, bien que l'effet de serre sur la planète soit minime.

Mosaïque de 3 images prises le 17 mai 2019 par le rover Curiosity de la NASA sur Mars, montrant des nuages filamenteux formés de glace (similaires aux cirrus sur Terre) à environ 30 kilomètres d'altitude. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Mosaïque de 3 images prises le 17 mai 2019 par le rover Curiosity de la NASA sur Mars, montrant des nuages filamenteux formés de glace (similaires aux cirrus sur Terre) à environ 30 kilomètres d'altitude. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Dans l'atmosphère martienne, la vapeur d'eau est un gaz à l'état de trace minoritaire, mais les conditions qui prévalent favorisent sa condensation et sa sublimation inverse, et des nuages d'un aspect et d'une composition similaires à ceux de la Terre se forment relativement fréquemment.

Nous avons à la fois des nuages élevés formés de cristaux de glace (équivalents aux cirrus sur Terre) et des nuages convectifs (cumulus), qui n'atteignent généralement pas de hautes altitudes, mais dont la formation est largement dictée par l'insolation. Les brouillards et les bandes nuageuses associés aux ondes de gravité font également partie de l'échantillon de nuages martiens.

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