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Les aurores boréales dévoilent leurs secrets grâce à Themis

ActualitéClassé sous :Astronomie , météorologie , satellite Themis

« Nous avons découvert ce qui fait danser les aurores » a fièrement résumé le responsable de la mission Themis, dont les cinq satellites explorent la magnétosphère terrestre. Les chercheurs viennent de confirmer la théorie de la reconnexion expliquant les orages magnétiques et les aurores boréales, des phénomènes pouvant causer des dommages aux installations en orbite et dangereux pour les astronautes et qu'il serait donc utile de prévoir.

Vue d'artiste des cinq satellites de Themis volant en formation. Nasa/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

Après son lancement en février 2007, le groupe de cinq satellites de la constellation Themis (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) a commencé une patiente étude de la magnétosphère terrestre. Ce cocon invisible autour de la Terre est en permanence heurté côté jour par un intense flux de particules éjectées par le Soleil, le vent solaire. Ce flot électriquement chargé a tendance à suivre les ligne du champ magnétique mais les phénomènes sont bien plus complexes.

On observe côté jour de violents dégagements d'énergie, appelés orages magnétiques, qui se produisent de temps à autre. Par intermittence naissent alors des perturbations du champ magnétique au niveau des pôles, les sous-orages magnétiques (substorms en anglais). L'un de leurs effets visibles est la production des aurores boréales, ces monumentales draperies dans le ciel des hautes latitudes.

Spectaculaires, ces phénomènes restent mystérieux mais ils sont aussi dangereux pour les équipements et les équipages en orbite terrestre. Avec leurs magnétomètres, les cinq satellites Themis mesurent précisément le champ qui les environne. Tous les quatre jours, ils s'alignent le long de l'équateur et synchronisent leurs mesures avec des stations au sol. Disposant de magnétomètres mais aussi de caméras, ces observatoires mesurent le champ magnétique local et détectent dans le ciel l'éventuelle formation d'aurores boréales.

Vue d'artiste d'un sous-orage magnétique, une explosion d'énergie (en jaune), expédiant vers la Terre (point blanc à gauche) des particules chargées se concentrant au niveau des pôles magnétiques (zones bleues) où elles provoqueront des aurores. Nasa/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

Reconfiguration brutale du champ magnétique

Les premières observations de la constellation Themis, en mars 2007, confirmaient déjà l'hypothèse que les sous-orages magnétiques se déclenchent lors de reconfigurations brutales des lignes du champ, un phénomène bien connu et appelé reconnexion. Ces lignes forment des cordes magnétiques, en principe parallèles entre elles. Quand l'énergie des particules solaires est injectée dans ces cordes, elles se déforment et s'allongent, jusqu'à finir par se briser, comme un élastique trop tendu, pour se reconnecter ensuite entre voisines. L'énergie excédentaire est alors éjectée sous forme de jets de particules dont certaines atteignent parfois la Terre en suivant les lignes du géomagnétisme et peuvent alors générer des aurores boréales dans le ciel polaire. Themis avait alors observé cette zone de reconnexion à environ 70.000 kilomètres de la Terre. Mais ce n'était qu'une hypothèse. Cette reconnexion pourrait tout aussi bien être la conséquence du phénomène, provoqué par un autre effet, inobservé celui-là.

Le 26 février dernier, alors que les cinq satellites étaient bien alignés, un sous-orage magnétique a eu le bon goût de se produire. Les observations dans l'espace et au sol ont pu durer suffisamment longtemps pour enregistrer tout le phénomène. Dans un article publié dans Science, et lors d'une téléconférence, l'équipe de Vassilis Angelopoulos (responsable de la mission à l'université de Californie) a présenté ces résultats, qui prouveraient que ces reconnexions magnétiques sont bien le déclencheur des sous-orages, et donc des aurores boréales.
Bien des détails restent cependant inconnus et on est encore loin de prédire précisément l'apparition de ces aurores et, surtout, des dangereux sous-orages qui les provoquent.

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