Comprendre ce qui se passe dans la magnétosphère de la Terre lorsque l’activité du Soleil augmente est important pour mieux protéger les satellites qui sont désormais au cœur de notre civilisation technologique. Une récente étude indique que les électrons des ceintures de Van Allen les quittent bien en direction de l’espace interplanétaire lors d’un orage magnétique.
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En 1859 s'est produite la plus grande tempête solaire connue de l'humanité. Parfois appelée événement de Carringtonévénement de Carrington, du nom de l'astronomeastronome britannique ayant observé une spectaculaire augmentation de l'activité de la surface du SoleilSoleil, elle s'est accompagnée d'une éjection d'un plasmaplasma de particules qui a atteint la TerreTerre en seulement 17 heures (le temps du trajet pour ce genre de colère solaire est d'ordinaire de 60 heures).

La bouffée de plasma solaire a alors très fortement comprimé la magnétosphèremagnétosphère terrestre, la faisant passer de 60.000 kilomètres à quelques milliers, voire quelques centaines de kilomètres. Le champ magnétiquechamp magnétique de la Terre s'est alors brusquement intensifié tout en fluctuant fortement, produisant ce qu'on appelle un orageorage magnétique.

Plus de particules énergétiques ont atteint les sommets de l'atmosphèreatmosphère terrestre et il en a résulté d'incroyables aurores boréales. Ainsi on dispose de témoignages indiquant qu'il était possible de lire un journal en pleine nuit, du fait de la lumièrelumière aurorale, jusqu'à des latitudeslatitudes aussi basses que celles du Panama.

Heureusement, statistiquement, il ne doit se produire ce genre d'événement que deux fois par millénaire. Mais déjà au XIXe siècle, l'événement de Carrington avait fortement perturbé les télécommunications par télégraphe électrique. On imagine ce qui pourrait se passer aujourd'hui à l'ère d'InternetInternet et des télécommunications spatiales...


Les satellites de la mission Themis ont été lancés par la Nasa en février 2007. Un de leurs objectifs est d'étudier les phénomènes explosifs à l'origine des aurores boréales, des phénomènes que les scientifiques appellent « sous-orages magnétiques ». © universcience, DailyMotion

Nous devons donc disposer d'une météorologiemétéorologie spatiale, c'est-à-dire de moyens de prédiction et de surveillance des diverses tempêtes solaires, comme l'éjection de massemasse coronale (CME) ayant frappé la Terre tout récemment, et d'évaluation de leur influence sur la Terre pour l'anticiper dans un second temps.

C'est pourquoi il est important de comprendre la géophysique externe de la Terre, en particulier les événements se déroulant à l'occasion des colères de notre étoileétoile dans les ceintures de Van Allenceintures de Van Allen. On sait que ces fameuses ceintures de radiation constituent des zones toroïdales particulières de la magnétosphère terrestre découverte en 1958. Les capteurscapteurs Geiger équipant les premiers satellites lancés par les Américains avaient en effet permis au géophysicien James Van Allen de découvrir qu'il existait des zones, autour de la Terre, riches en particules chargées énergétiques. On sait aujourd'hui qu'on peut même y trouver des concentrations d'antimatière.

Des satellites pour comprendre les aurores polaires

À l'occasion de tempêtes solaires, y circulent entre autres ce qu'on appelle des électrons tueurs, tellement rapides que leurs énergiesénergies sont des menaces pour l'électronique de bord des satellites qu'ils peuvent endommager gravement, causant même leur perte.


Une vue d'artiste des satellites Themis. © Nasa/Goddard Space Flight Center 

Pour mieux comprendre ce qui se passe dans la magnétosphère, la NasaNasa a lancé en 2007 un réseau de satellites d'observations nommé Themis (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms). Dans Nature, un groupe de chercheurs explique que grâce aux observations de Themis, mais aussi des satellites Poes (Polar Operational Environmental Satellite) et Goes (Geostationary Operational Environmental Satellite), ils ont pu faire la lumière sur une vieille énigme.

Déjà du temps des travaux de Van Allen, les géophysiciens avaient découvert que les électronsélectrons de ceintures de radiations, au lieu de devenir plus nombreux au commencement de l'impact d'une bouffée de plasma solaire en début d'orage magnétique, voyaient leur nombre diminuer considérablement. Les ceintures se vidaient donc temporairement de ces électrons avant qu'ils ne reviennent et que certains d'entre eux ne soient accélérés pour devenir des électrons tueursélectrons tueurs.

Ce phénomène d'une ampleur considérable a de quoi étonner. Où pouvaient donc bien partir ces électrons ?

Deux théories s'affrontaient. L'une envisageait leur chute sur la Terre, l'autre leur départ de la magnétosphère pour s'évader en direction de l'espace interplanétaire. Si l'on sait maintenant grâce à Themis que la seconde hypothèse est bien la bonne, on ne comprend pas encore très bien quels mécanismes sont à l'œuvre.