Des chercheurs élucident le mystère des "fantômes mésosphériques" dans l’atmosphère
Une nouvelle étude fait enfin la lumière sur un mystérieux phénomène atmosphérique connu sous le nom de « farfadets”, “fantômes mésosphériques », « sprites » ou plus formellement phénomènes lumineux transitoires. Ces événements lumineux et donc transitoires, qui ressemblent à des éclairs, mais se situent bien au-dessus des nuages d’orage habituels, intriguent depuis longtemps les scientifiques et les amateurs du ciel.
Image d’entête : Image composite d’un “sprite méduse” (rouge). La ligne jaune représentant la fente de projection est superposée à l’image. (M. Passas-Varo et col./ Nature Communications)
Des recherches menées par María Passas-Varo de l’Institut d’astrophysique d’Andalousie et son équipe font appel à la spectroscopie avancée pour analyser ces étranges lumières, révélant une composition qui dépasse les attentes antérieures et approfondit nos connaissances sur la chimie de l’atmosphère.
Les sprites font partie d’une grande famille de phénomènes lumineux transitoires se produisant dans la stratosphère et la mésosphère, qui comprend également les halos, les elfes, les démarreurs bleus, les jets géants, les lutins et les gnomes. Leur durée varie de quelques millisecondes (elfes) à quelques dizaines de millisecondes (sprites) à près d’une seconde (jets géants).
Différents type de phénomènes lumineux transitoires. (Institut d’astrophysique d’Andalousie)
La traque aux sprites mésosphériques n’est pas aisée, car il s’agit d’un phénomène plutôt rare. Ils se forment entre 50 et 85 kilomètres d’altitude, là où l’atmosphère est 100 000 fois plus fine qu’au niveau de la mer. Pour déterminer leur composition chimique, il faut pointer un spectrographe à l’altitude exacte où se forme le sprite. Pour observer ces phénomènes rares, il faut non seulement les bons outils, mais aussi beaucoup de persévérance et de chance.
Les chercheurs l’ont finalement trouvé lors de l’observation d’un orage au-dessus de la mer Méditerranée. En déchiffrant les couleurs de ce lutin lumineux, ils ont découvert un mélange surprenant d’éléments auxquels ils ne s’attendaient pas.
Un fantôme mésosphérique (éclair verdâtre) sur un sprite. (Thomas Ashcraft/ Institut d’astrophysique d’Andalousie)
Il s’avère que la lueur verte n’est pas uniquement due à l’oxygène atomique excité, comme on le pensait jusqu’à présent. D’autres substances chimiques sont impliquées, notamment le fer, le nickel et l’azote. Ces composants, vestiges de météorites et de poussières interplanétaires qui se désintègrent en pénétrant dans notre atmosphère, colorent la haute atmosphère d’un vert éclatant. Cette découverte suggère une interaction complexe entre les matériaux terrestres et extraterrestres, redéfinissant ce que nous savons de la dynamique chimique en jeu dans la haute atmosphère de la Terre.
Selon les chercheurs, cette découverte appelle à une réévaluation des modèles atmosphériques actuels. Traditionnellement, ces modèles ne tiennent pas compte de la présence de métaux dans les phénomènes lumineux transitoires. Comprendre la chimie de la haute atmosphère est essentiel pour diverses applications, notamment la communication par satellite et les prévisions météorologiques.
Des sprites rouges se sont formés au-dessus des orages dans le sud-est de la mer Égée, tel que capturé depuis la banlieue est d’Athènes, en Grèce, le 4 décembre 2021. (Thanasis Papathanasiou/ Institut d’astrophysique d’Andalousie)
Si l’étude a fourni des informations intéressantes, elle a également entrainé de nouvelles questions. Par exemple, les processus exacts conduisant à l’incorporation d’atomes métalliques dans les phénomènes mésosphériques ne sont toujours pas clairs. En outre, le rôle de ces espèces métalliques dans la chimie et la physique globales de la haute atmosphère doit être approfondi.
L’étude publiée dans Nature Communications : Spectroscopy of a mesospheric ghost reveals iron emissions et présentée sur le site de l’Institut d’astrophysique d’Andalousie : The origin of ghosts, a type of atmospheric transient luminous event, revealed.