Des pluies d’électrons ultrarapides frappent la Terre bien plus souvent que l’on ne le pensait
Des chercheurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) ont découvert une nouvelle forme de météo spatiale : des pluies d’électrons ultrarapides qui se précipitent dans l’atmosphère depuis les ceintures de radiation. Selon l’équipe, ces événements pourraient affecter les satellites, les vaisseaux spatiaux et les astronautes, mais ils ne sont pas pris en compte dans les modèles actuels de la météo spatiale.
Image d’entête : représentation d’une pluie d’électrons, qui peut provoquer des aurores boréales et avoir un impact sur les satellites. (NASA/ Emmanuel Masongsong/ UCLA)
Les pluies d’électrons ne sont pas une nouveauté, et elles ne sont pas non plus particulièrement problématiques la plupart du temps. Les électrons et autres particules chargées s’accumulent dans la magnétosphère de la Terre, rebondissant entre les pôles nord et sud. Le vent et les tempêtes solaires peuvent en détacher certains, les envoyant dans l’atmosphère terrestre où ils peuvent contribuer aux aurores boréales.
Mais dans cette nouvelle étude, les chercheurs de l’UCLA ont découvert un nouveau mécanisme qui crée des pluies d’électrons plus importantes que celles connues jusqu’à présent. Le coupable est ce que l’on appelle les « ondes sifflantes » (whistler waves), une sorte d’onde électromagnétique qui traverse le plasma de la magnétosphère. Ces ondes peuvent énergiser les électrons dans ce plasma, les faisant accélérer et tomber hors des ceintures de radiation de Van Allen. Les pluies qui en résultent se déplacent beaucoup plus rapidement et en plus grand nombre que les pluies d’électrons habituelles.
L’équipe a effectué ses observations à l’aide d’une paire de nanosatellites ELFIN, ayant chacun la taille d’une miche de pain. Depuis leur position en orbite terrestre basse, les satellites ELFIN peuvent détecter et mesurer les pluies d’électrons, tandis que l’équipe a mesuré les ondes sifflantes en utilisant les données des satellites THEMIS de la NASA. La combinaison des deux ensembles de données a révélé un lien clair entre les ondes sifflantes et les pluies d’électrons ultrarapides. Comme on pouvait s’y attendre, ces pluies se produisaient plus souvent pendant les tempêtes solaires.
Les électrons dans une ceinture de radiation de Van Allen (bleu) rencontrent des ondes sifflantes (violet) et sont envoyés en pluie vers le pôle nord (rouge). Les satellites THEMIS sont visibles près de la ceinture de radiation, tandis que le satellite ELFIN de l’UCLA plane au-dessus de la Terre. (Zhang, et col./ Nature Communications)
Jusqu’à présent, ces pluies d’électrons ultrarapides n’ont pas été prises en compte dans les modèles et prévisions existantes en matière de météorologie spatiale. Pourtant, il est important de les considérer, car ces événements peuvent perturber les satellites en orbite basse, endommager les vaisseaux spatiaux de passage ou affecter la santé des astronautes.
Selon Vassilis Angelopoulos, chercheur principal ELFIN :
Bien que l’on pense généralement que l’espace est séparé de notre haute atmosphère, les deux sont inextricablement liés. Comprendre comment ils sont liés peut être bénéfique pour les satellites et les astronautes passant par la région, qui sont de plus en plus importants pour le commerce, les télécommunications et le tourisme spatial.
L’étude publiée dans Nature Communications : Superfast precipitation of energetic electrons in the radiation belts of the Earth et présentée sur le site de l’Université de Californie à Los Angeles : UCLA researchers discover source of super-fast ‘electron rain’.