Un mince voile verdâtre prenant la forme de dunes et s’étirant sur des centaines de kilomètres. C’est ainsi que l’on pourrait décrire le nouveau type d’aurores boréales observé il y a quelques mois dans le ciel de la Finlande par des astronomes amateurs. Le résultat d’une interaction entre des vagues d’atomes d’oxygène dans notre atmosphère et les vents solaires.

L'histoire commence fin 2018. Des astronomesastronomes amateurs d'aurores boréales signalent à Minna Palmroth, physicienne à l'université d'Helsinki (Finlande) et auteure d'un guide à leur intention, qu'une forme d'aurore boréale qu'ils ont observée ne correspond à aucune des catégories présentées dans son ouvrage. Alors que la plupart des aurores boréalesaurores boréales se développent verticalement, celles-ci apparaissent sous un schéma très horizontal. Comme des dunes sur une plage.

Il faut savoir que la forme d'une aurore boréale, c'est un peu l'empreinte digitale du phénomène physiquephysique qui se cache derrière. Curieux d'en apprendre plus, les astronomes - professionnels et amateurs - ont mené une enquête approfondie que raconte un article de AGU Advances.

D'abord, à partir de photos prises d'un même évènement en deux endroits différents. Des étoilesétoiles de fond dont on détermine plutôt facilement les azimutsazimuts et les élévations afin qu'elles puissent servir de référence. Et voilà comment établir que ces dunes aurorales se situent à une altitude relativement basse de 100 kilomètres. Soit quelque part dans les couches supérieures de la mésosphèremésosphère.

Cette région de transition entre la TerreTerre et l'espace est une zone plutôt turbulente. Elle est hors d'atteinte des ballons-sondes, mais aussi des satellites d'observation. « En raison des difficultés de mesurer les phénomènes atmosphériques qui se produisent entre 80 et 120 kilomètres d'altitude, nous appelons parfois cette zone l'ignorosphère », confie Minna Palmroth, dans le cadre d'un communiqué de l’Union américaine de géophysique (AGU). Ces aurores boréales en forme de dunes représentent donc l'occasion d'en apprendre un peu plus sur les conditions qui y règnent.

Le nouveau type d’aurores boréales découvert par des astronomes amateurs. © AGU, YouTube

Le rare phénomène de mascaret mésosphérique

Les chercheurs imaginent aujourd'hui que ces étonnantes aurores boréales correspondent à la manifestation lumineuse d'un phénomène plutôt rare et peu étudié : le mascaretmascaret mésosphérique. Il se produit lorsqu'une onde de gravitégravité qui monte dans l'atmosphèreatmosphère se courbe et se trouve prise en tenaille entre deux couches relativement froides de l'atmosphère. Se forme alors un canal qui permet aux ondes de se propager horizontalement sur de longues distances et faisant apparaître des vaguesvagues dont les crêtes sont riches en atomes d'oxygène et les creux plus pauvres. Lorsque soufflent le vent solaire et ses électronsélectrons, les atomesatomes d'oxygèneoxygène sont excités. Et leur désexcitation crée ensuite la lumièrelumière aurorale. Plus vive dans les endroits riches en oxygène que dans les zones qui en manquent.

C'est donc la première fois que des ondes de gravité sont observées. Mais la découverte de ces aurores boréales en forme de dunes devrait permettre aux physiciensphysiciens de mieux comprendre ces mascarets et les parties de la haute atmosphère terrestre où ils se produisent.

Nous sommes plutôt excités

Les chercheurs ont déjà découvert que les aurores boréales en forme de dunes se produisent simultanément et dans la région où l'énergieénergie électromagnétique de l'espace est transférée dans la haute atmosphère de la Terre. Un transfert d'énergie qui pourrait être lié à la création des mascarets mésosphériques par un phénomène appelé chauffage par effet Jouleeffet Joule, les courants électriquescourants électriques des particules chargées circulant dans la haute atmosphère et créant de la chaleurchaleur. « C'est un tout nouveau sujet d'étude. Nous sommes plutôt excités. », conclut Minna Palmroth.