Des chercheurs ont trouvé des preuves de l’existence de mystérieux “nuages de rayonnement” dans la stratosphère terrestre, qui pourraient exposer les passagers et l’équipage des vols commerciaux à des niveaux de rayonnement bien plus élevés que nous ne le pensions.
Depuis des années, les chercheurs savent que l’exposition accrue aux rayons cosmiques à haute altitude est un effet secondaire malheureux des vols aériens, mais la découverte de nuages de rayonnement localisés signifie que les voyageurs pourraient recevoir deux fois plus de rayonnement – voire plus – lorsqu’ils traversent ces poches d’air isolées.
“Nous avons embarqué des capteurs de rayonnement à bord de 264 vols de recherche à des altitudes aussi élevées que 17,3 km (56 700 pieds) de 2013 à 2017”, a déclaré à Spaceweather.com le chercheur principal, W. Kent Tobiska, du cabinet de recherche Space Environment Technologies, basé à Los Angeles.
“À au moins six occasions, nos capteurs ont enregistré des poussées de rayonnement ionisant que nous interprétons comme analogues à des nuages localisés.”
Jusqu’à présent, les scientifiques savaient que les voyageurs aériens étaient exposés à de faibles niveaux de rayonnement provenant de traces de vent solaire et de rayons cosmiques qui parviennent à pénétrer le champ magnétique protecteur de la Terre.
Le degré d’exposition dépend de la durée du vol et de l’endroit où l’on se trouve, les voyages passant plus près des régions polaires de la Terre recevant une quantité accrue de rayonnements.
En l’absence de tempête solaire inhabituelle, les vols à haute latitude (passant près des pôles) délivrent à un passager autant de rayonnement qu’une radiographie du thorax en 12,5 heures environ.
Aux latitudes moyennes, ce chiffre tombe à une radiographie pulmonaire en 25 heures, et les vols autour de l’équateur délivrent la même quantité de rayonnement en 100 heures environ.
Comme le soulignent les Centres américains de contrôle et de prévention des maladies, cela signifie qu’un vol d’une côte à l’autre des États-Unis délivrerait beaucoup moins de rayonnements qu’une radiographie pulmonaire – environ 0,035 mSv (3,5 mrem) en unités de dose de rayonnement.
Mais lorsque l’équipe de Tobiska a surveillé les niveaux de rayonnement en vol dans le cadre du programme ARMAS ( Automated Radiation Measurements for Aerospace Safety ) financé par la NASA, elle a constaté des pics durables dans les données – dans un cas, le résultat était plus du double de la dose de rayonnement prévue.
“Nous avons vu plusieurs cas où l’exposition est doublée pendant le vol à travers le nuage”, a déclaré Tobiska à David Hambling de New Scientist.
“C’est assez variable et cela peut facilement être plus ou moins que cela”
Si les rayons cosmiques et le vent solaire ont été identifiés comme les deux principales sources de rayonnement à haute altitude, Tobiska et son équipe soupçonnent qu’il y a autre chose qui se passe ici.
Il est probable qu’il y ait une troisième source de rayonnement à haute altitude, suggèrent-ils, ce qui pourrait expliquer pourquoi les pics de données ne correspondent pas aux gradients lisses de rayonnement que les instruments ARMAS détectent habituellement.
“Nos nouvelles mesures révèlent l’existence d’une troisième composante”, déclare Tobiska.
Le champ magnétique terrestre piège les particules qui composent les rayons cosmiques et les vents solaires dans des ceintures de rayonnement, comme la ceinture de rayonnement de Van Allen.
Ces ceintures agissent en quelque sorte comme des bouteilles magnétiques qui confinent les particules en leur sein, mais lorsque des événements tels que les rafales de vent solaire se produisent, les particules chargées peuvent “fuir” des bouteilles, s’échapper de la ceinture et se déposer dans la stratosphère de la Terre.
“Ces électrons sont entraînés dans la haute atmosphère, entrent en collision avec des atomes et des molécules d’azote et d’oxygène, puis créent une gerbe de rayonnements secondaires et tertiaires, probablement sous la forme de rayons gamma”, explique Tobiska à New Scientist.
Bien qu’il ne s’agisse pour l’instant que d’une hypothèse de travail, la fuite de la bouteille magnétique pourrait expliquer les résultats observés par des chercheurs sud-coréens en 2015, qui ont détecté des niveaux de rayonnement incohérents sur un avion de reconnaissance militaire volant à une altitude constante.
Le physicien Daniel Baker de l’Université du Colorado, qui n’a pas participé à l’étude récente, convient que l’idée de la bouteille qui fuit pourrait être à l’origine de ces poussées inhabituelles dans les données.
“Il est plausible que les résultats d’ARMAS soient liés à une perte accrue de particules de la ceinture de radiation de la magnétosphère vers la moyenne et la basse atmosphère”, a-t-il déclaré à New Scientist.
Si les nuages de radiations sont le résultat de particules qui s’échappent des ceintures magnétiques de la Terre, les données satellitaires et les capteurs aéroportés pourraient nous aider à identifier où se trouvent ces zones dans le ciel, et aider les pilotes à les éviter comme ils le feraient pour d’autres poches de temps dangereux.
Le risque global de rayonnement à haute altitude pour les voyageurs réguliers est faible – on estime qu’une radiographie pulmonaire n’augmente le risque de cancer mortel que d’une personne sur un million.
Mais si ces nuages existent et peuvent être identifiés, nous devons tout de même faire tout notre possible pour ne pas les traverser en avion, surtout pour ceux qui passent beaucoup de temps dans les airs.
“Cela concerne principalement les membres d’équipage”, déclare M. Tobiska, “mais cela profiterait certainement aux grands voyageurs et même aux fœtus dans leur premier trimestre”
Les résultats sont publiés dans la revue Space Weather.