Des chercheurs proposent une explication aux apparitions de Steve. Il correspondrait à la combinaison de deux phénomènes distincts. © AGU

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Steve : on connaît l’origine de ce mystérieux faisceau violet des aurores polaires

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Un ruban mauve et, à sa racine, une palissade verte. C'est ainsi que se manifeste Steve, un phénomène lumineux naturel qui rivalise de beauté avec les aurores boréales mais que les chercheurs peinaient à expliquer. Peut-être parce qu'il est en fait le résultat de la combinaison de deux phénomènes distincts.

Kézako : comment se forment les aurores polaires ?  Les aurores polaires résultent de l’interaction entre les particules éjectées par le Soleil et la magnétosphère terrestre. Elles se manifestent dans le ciel sous forme de lumières allant du vert au rouge. Cet épisode de Kézako, d'Unisciel et de l’université de Lille 1, nous explique ce superbe phénomène. 

En 2017, Steve a fait le buzz sur les réseaux sociaux. Steve, pour Strong thermal emission velocity enhancement. C'est ainsi que les chercheurs ont affectueusement surnommé cet intrigant phénomène lumineux. Intrigant, car il s'observe dans des régions bien plus au sud que celles dans lesquelles se forment traditionnellement les aurores boréales. Et il se décompose, d'une part en un ruban mauve -- rosé ou rouge parfois -- et d'autre part, en une structure lumineuse verte qui rappelle la forme d'une palissade.

L'année dernière, des chercheurs avaient établi que le phénomène -- contrairement aux aurores boréales -- ne résultait pas d'une interaction entre des atomes de la haute atmosphère de la Terre et des particules chargées issues de la magnétosphère. Pourtant, Steve semble vouloir apparaître essentiellement lorsque surviennent des tempêtes magnétiques.

Aujourd'hui, une nouvelle étude, basée sur des données satellites et sur des clichés de Steve, révèle que le ruban et la palissade qui constituent Steve se révèlent être en réalité des manifestations de deux phénomènes distincts. La structure lumineuse verte, tout d'abord, semble bien se rapprocher d'une aurore boréale. « Même si elle se produit en dehors de la zone aurorale, remarque Bea Gallardo-Lacourt, physicienne à l'université de Calgary (Canada). C'est une situation unique. »

Les physiciens estiment que les citoyens scientifiques ont joué un rôle majeur dans leurs travaux. Ils leur ont en effet fourni une base de données riche et précise sur laquelle appuyer leurs recherches. © AGU

Comme une ampoule à incandescence

Lorsque des ondes à haute fréquence transitent de la magnétosphère à l'ionosphère terrestre, des électrons peuvent se voir excités et ainsi éjectés de la magnétosphère. Ils créent alors le fameux motif en forme de palissade. Et le fait que le phénomène s'observe simultanément dans les deux hémisphères corrobore bien l'hypothèse selon laquelle sa source est à chercher à des milliers de kilomètres de la Terre.

Ici, pas de précipitation de particules

Le mécanisme à l'origine du ruban mauve qui constitue la seconde caractéristique de Steve serait, quant à lui, très différent. « Dans les aurores boréales, il y a précipitation de particules. Ici, ce n'est pas le cas », explique Bea Gallardo-Lacourt. Des mesures réalisées sur les champs électriques et magnétiques de la magnétosphère terrestre ont permis de montrer ce qui se cache derrière le phénomène.

À l'origine : un « fleuve » de particules chargées qui entrent en collision dans l'ionosphère de la Terre. De quoi provoquer un échauffement et l'émission de la fameuse lueur mauve. Un peu comme lorsque l'électricité chauffe le filament d'une ampoule à incandescence jusqu'à le faire briller. Mais certains mystères demeurent toujours, comme le fait que Steve semble ne jamais faire d'apparition entre octobre et février et qu'il s'accompagne toujours d'aurores boréales.

  • Depuis quelques années, un phénomène lumineux intrigue les amateurs tout autant que les chercheurs. Ils l’ont baptisé Steve.
  • Celui-ci correspondrait en fait aux manifestations de deux phénomènes distincts.
  • La structure en forme de palissade verte serait à rapprocher du phénomène d’aurore boréale.
  • Le ruban mauve pourrait faire penser au filament d’une lampe à incandescence.
Pour en savoir plus

Que cache Steve, le mystérieux faisceau violet des aurores boréales ?

Il y a quelques mois, des chasseurs d'aurores boréales ont capturé dans le ciel un phénomène supposé rare qui avait alors été improprement qualifié d' « arc de protons », et affectueusement baptisé « Steve ». Aujourd'hui, des chercheurs en proposent une explication.

Article de Nathalie Mayer paru le 24/04/2017

Le phénomène Steve, photographié — ici au Canada (Kakwa, Alberta) le 29 juillet 2016 — par des chasseurs d’aurores boréales, intriguait les chercheurs. Ils ont peut-être aujourd’hui démêlé le mystère grâce aux données de la mission Swarm. © Catalin Tapardel, Alberta Aurora Chasers, via Facebook

En parcourant des photos publiées sur Facebook par des chasseurs d'aurores boréales, Eric Donovan, chercheur à l'université de Calgary (Canada), est tombé sur des images surprenantes : celles d'une traînée de lumière aux tons violets. Cette traînée lumineuse, les amateurs du groupe l'ont baptisée « Steve » et prise pour un arc de protons. « À tort », affirme Eric Donovan.

En effet, depuis, le chercheur canadien et ses collègues ont croisé ces photos et les données de la mission Swarm (ESA) -- celle-ci est constituée de trois satellites destinés à l'étude des sources du champ magnétique terrestre« La survenue de Steve coïncide avec des modifications très nettes du champ électrique local », souligne Eric Donovan. Il a pu être enregistré un saut de température de pas moins de 3.000 °C à quelque 300 kilomètres d'altitude et un ruban de gaz de 26 kilomètres de large s'écoulant vers l'ouest à environ 6 km par seconde alors que les vitesses des gaz avoisinants tournaient autour des 10 km par seconde.

Le mystérieux faisceau lumineux Steve a été photographié à de multiples reprises, en divers endroits. Ici, le 2 mars 2017, au-dessus du Coal Lake (Canada). © Stacey Lemay, Alberta Aurora Chasers, via Facebook

Steve, un phénomène pas si rare

Les aurores boréales constituent un splendide spectacle. Certes, mais pourquoi intéressent-elles les chercheurs ? Eh bien, sachez que pour les scientifiques, étudier les aurores boréales permet de mieux comprendre les interactions entre le champ magnétique terrestre et les particules chargées qui nous parviennent du Soleil, comme celles qui composent le vent solaire.

Finalement, le phénomène Steve s'avère remarquablement... commun ! Il n'avait simplement jamais encore été observé ni étudié. C'est désormais chose faite -- même s'il reste encore quelques détails à éclaircir -- grâce, d'une part, à une armée de chasseurs d'aurores boréales de plus en plus organisée et, d'autre part, à des données satellite de plus en plus complètes.

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