La barrière impénétrable qui protège la Terre des électrons tueurs du Soleil est « fissurée » !

Avez-vous déjà entendu parler des « électrons tueurs » ? Il s'en fabrique notamment autour de la Terre et à l'occasion des tempêtes solaires, qui s'accompagnent des fameuses éjections de masse coronale. Ils sont une composante de la météorologie solaire du Système solaire, produite par les émissions de particules du Soleil.

On les étudie non seulement pour de la géophysique fondamentale, mais aussi parce que, pouvant atteindre des vitesses proches de celle de la lumière, ils sont si énergétiques qu'ils constituent une menace pour les satellites. Ils sont en effet capables de traverser leurs blindages et d'endommager leurs composants électroniques. Les étudier peut donc servir à protéger notre fragile civilisation technologique utilisant des satellites.

Les capteurs Geiger équipant les premiers satellites lancés par les Américains ont permis au géophysicien James Van Allen de découvrir en 1958 qu'il existait des zones, autour de la Terre, riches en particules chargées énergétiques. Ces ceintures de radiations sont doubles et elles forment deux sortes de tores emboîtés enserrant la Terre autour de son équateur. Il y a celle qui s'étend entre 700 et 10 000 km d'altitude et qui renferme essentiellement des protons et celle, riche en électrons de haute énergie, qui occupe une région entre 13 000 et 65 000 km. Le bord intérieur de la ceinture externe de Van Allen se comporte comme une barrière extrêmement efficace, empêchant ces électrons de haute énergie de s'approcher à moins de 11 000 km de la surface de la Terre. Du moins, c'est ce que l'on croyait... © ChatGPT

Les ceintures de Van Allen

Ces électrons tueurs, dits aussi ultra-relativistes - car il faut utiliser la théorie d'Einstein pour les comprendre - se trouvent dans l'une des célèbres ceintures de radiation de Van Allen, deux grandes régions en forme de tore contenant des particules chargées, piégées par le champ magnétique terrestre.

Depuis une décennie, on pensait qu'une sorte de bouclier situé à environ trois rayons terrestres du centre de notre Planète Miracle semblait bloquer les électrons tueurs et donc indiquer une zone où des satellites seraient naturellement protégés.

Mais une découverte faite par une équipe internationale dirigée par le physicien spatial Yoshizumi Miyoshi, de l'université de Nagoya (Japon), vient remettre en cause cette certitude, comme on peut s'en convaincre avec l'article publié par les chercheurs dans Geophysical Research Letters.

Le 10 mai 2024, une tempête géomagnétique de catégorie G5, soit une tempête « sévère », la première depuis plus de deux décennies, a frappé la Terre. Si cet événement n’a pas causé de dommages catastrophiques, il a néanmoins engendré des effets surprenants. Cette tempête, considérée comme la mieux documentée de l’histoire, a permis l’apparition d’aurores à des latitudes inhabituellement basses et a provoqué des phénomènes s’étendant du sol jusqu’aux confins de l’espace proche de la Terre. Les données recueillies durant cet événement historique seront analysées pendant les années à venir, apportant de nouveaux enseignements sur la nature des tempêtes géomagnétiques et sur la meilleure façon d’y faire face. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa

Une tempête solaire à l'origine d'une tempête géomagnétique

L'équipe s'est basée sur l'étude des données collectées par le satellite japonais Arase, à l'occasion d'une tempête géomagnétique de catégorie G5, le niveau maximal, survenue en mai 2024, causée elle-même par des tempêtes solaires. Les  instruments du satellite ont détecté des électrons tueurs dans des régions normalement interdites. Et en ce qui concerne le spectre en énergie de ces électrons relativistes, le flux de ces particules à des énergies d'environ 3 MeV avait même augmenté de plus de 5 000 fois par rapport aux valeurs mesurées avant la tempête !

D’où viennent ces « chants d’oiseaux » détectés dans l’espace ?

« Dans l’espace, personne ne vous entendra crier. » Cette accroche du film « Alien, le 8e passager » est peut-être la plus célèbre de toutes. Et elle est juste. Pourtant, des chercheurs parlent aujourd’hui de chants d’oiseaux enregistrés à plus de 100 000 kilomètres de notre Terre. Comment est-ce possible ?... Lire la suite

Les instruments ont signalé aussi le développement d'ondes électromagnétiques bien connues en rapport avec le plasma de particules dans la magnétosphère de la Terre. Les géophysiciens pensent que ce sont ces ondes qui ont accéléré des électrons au point de les rendre tueurs dans les régions qui semblaient protégées.

Ces ondes appelées « ondes chorus » produisent des sons ressemblant à des chants d'oiseaux lorsqu'elles sont converties en signaux audibles.

Le 5 septembre 2012, les sondes Van Allen de la Nasa ont enregistré ces ondes, appelées « ondes en chœur » (chorus waves), dans l’espace au-dessus de la Terre. Ces ondes sont générées par des électrons qui se déplacent en spirale le long des lignes du champ magnétique terrestre. Elles interagissent ensuite avec d’autres électrons présents dans la région, les accélérant à des vitesses plus élevées ou les propulsant vers la haute atmosphère terrestre. Cette vidéo présente les données issues de l’instrument « Electric and Magnetic Field Instrument Suite and Integrated Science » (EMFISIS), embarqué à bord des sondes Van Allen, qui a permis d’enregistrer ces sons. Les fréquences sont représentées sur l’axe vertical, des plus basses aux plus élevées, tandis que l’intensité du signal – pour chaque fréquence et à chaque instant – est indiquée par un code couleur : le bleu correspond à une intensité faible, le rouge à une intensité élevée. © Université de l’Iowa