Des chercheurs ont observé directement les électrons qui se dispersent derrière les motifs lumineux changeants appelés aurores boréales pulsées, confirmant ainsi les modèles d’interaction des vents solaires chargés avec le champ magnétique de notre planète.
Ces mêmes vents représentant une menace pour la technologie, il est rassurant de savoir que nous avons une bonne compréhension de ce qui se passe là-haut.
L’équipe internationale d’astronomes a utilisé la sonde ultramoderne Arase Geospace dans le cadre du projet ERG ( Exploration of energization and Radiation in Geospace ) pour observer le comportement des électrons de haute énergie au-dessus de la surface de notre planète.
Les rideaux de lumière éblouissants qui scintillent au-dessus des pôles de la Terre ont captivé notre imagination depuis la préhistoire, et les processus fondamentaux à l’origine de la lueur sinistre des aurores boréales et australes sont assez bien connus.
Des particules chargées, crachées par le Soleil lors d’éjections de masse coronale et d’autres phénomènes solaires, déferlent sur notre planète par vagues. Lorsqu’elles heurtent le champ magnétique terrestre, la plupart des particules sont déviées autour du globe. Certaines sont canalisées vers les pôles, où elles se fracassent contre les gaz qui composent notre atmosphère et les font briller dans des feuilles d’un vert, d’un bleu et d’un rouge éblouissants.
Ces aurores sont généralement appelées aurores actives et sont souvent photographiées pour constituer les magnifiques rideaux que nous mettons sur les calendriers et les fonds d’écran.
Mais les aurores pulsées sont un peu différentes.
Au lieu de scintiller comme un rideau de lumière, elles grandissent et s’estompent en quelques dizaines de secondes, comme des éclairs lents. Elles ont également tendance à se former plus haut que leurs cousines actives aux pôles et plus près de l’équateur, ce qui les rend plus difficiles à étudier.
On pense que ce type d’aurore est causé par des réarrangements soudains des lignes du champ magnétique qui libèrent l’énergie solaire stockée, envoyant des pluies d’électrons dans l’atmosphère dans des cycles d’éclaircissement appelés sous-orages auroraux.
“Ils se caractérisent par un éclaircissement auroral du crépuscule à minuit, suivi de mouvements violents d’arcs auroraux distincts qui finissent par se briser et émergent à l’aube sous la forme de taches aurorales diffuses et pulsantes”, explique l’auteur principal Satoshi Kasahara de l’université de Tokyo dans son rapport.
Il n’est pas facile de confirmer que des changements spécifiques du champ magnétique sont réellement responsables de ces vagues d’électrons. D’une part, pour cartographier avec précision les lignes de champ magnétique, il faut placer les équipements au bon endroit et au bon moment afin de suivre les particules chargées qui y sont piégées.
Bien que les réarrangements du champ magnétique semblent probables, la question se pose toujours de savoir si la quantité d’électrons dans ces vagues est suffisante pour expliquer les aurores pulsées.
Cette dernière étude a permis de répondre à cette question.
Les chercheurs ont observé directement la diffusion des électrons produite par les déplacements des courants canalisés de particules chargées, ou plasma, appelés ondes chorus.
Les éclatements d’électrons ont déjà été associés aux ondes chorus, des recherches antérieures ayant permis de repérer des pluies d’électrons coïncidant avec les airs “sifflants” de ces courants de plasma en mouvement. Mais maintenant, ils savaient que l’éruption de particules chargées qui en résultait pouvait faire l’affaire.
“Le flux d’électrons précipité était suffisamment intense pour générer des aurores pulsées”, explique Kasahara.
Le clip ci-dessous explique bien les recherches à l’aide de visuels soignés. Il est accompagné d’un rythme de danse endiablé.
La prochaine étape pour les chercheurs est d’utiliser le vaisseau spatial ERG pour analyser de manière exhaustive la nature de ces salves d’électrons en conjonction avec des phénomènes tels que les aurores.
Ces spectacles de lumière sont spectaculaires à regarder, mais ils ont aussi un côté plus sombre.
Ces légères averses de particules peuvent se transformer en tempêtes si les conditions sont réunies. Si elles sont inoffensives en altitude, une tempête solaire suffisamment puissante peut provoquer des particules chargées qui perturbent l’électronique des satellites et des appareils situés plus près de la surface.
L’année dernière, la plus grande éruption solaire depuis plus de dix ans a temporairement mis hors service la radio haute fréquence et perturbé la technologie de navigation basse fréquence.
Une meilleure compréhension de ce qui se trouve entre nous et le Soleil pourrait nous aider à mieux planifier le moment où des tempêtes encore plus importantes se produiront.
Cette recherche a été publiée dans Nature.