Les éclairs qui frappent la Terre pourraient faire pleuvoir des « électrons tueurs » ultrachauds autour de notre planète, selon de nouvelles recherches menées par des scientifiques de l’Université du Colorado à Boulder. Grâce à ce résultat, l’équipe suggère que la météo spatiale et la Terre peuvent s’unir pour jouer au « flipper cosmique ».
La découverte a été faite presque par hasard alors que l’équipe étudiait des données satellite montrant que des électrons « chauds » à haute énergie et à grande vitesse pouvaient être délogeés de la ceinture de radiation interne – une région de particules chargées enroulées autour de notre planète et maintenue en place par La bulle magnétique protectrice de la Terre, connue sous le nom de magnétosphère.
Cette recherche pourrait aider les scientifiques à protéger les satellites et autres instruments en orbite contre les dommages, et contribuer à protéger les astronautes des rayonnements potentiellement mortels lors de futures missions spatiales. Cela suggère également que la météo spatiale et la météo terrestre sont plus étroitement liées qu’on ne le pensait auparavant.
« Ces particules sont celles qui font peur ou ce que certains appellent des « électrons tueurs ». Ils peuvent pénétrer dans le métal des satellites, heurter les circuits imprimés et peuvent être cancérigènes s’ils frappent une personne dans l’espace », a déclaré Max Feinland, chef d’équipe et chercheur à l’Université du Colorado à Boulder, dans un communiqué.
Les électrons tueurs se chargent !
Autour de la Terre se trouvent deux ceintures de particules de haute énergie piégées, maintenues en place par la magnétosphère. Celles-ci sont connues sous le nom de ceintures de radiations de Van Allen.
Les électrons tueurs parcourent ces ceintures à une vitesse proche de celle de la lumière, transportant avec eux une grande quantité d’énergie. Non seulement ces particules peuvent pénétrer le blindage du satellite, mais elles peuvent également provoquer des éclairs microscopiques susceptibles d’endommager, voire de détruire, des composants vitaux et délicats du vaisseau spatial.
On considère que la région intérieure des ceintures commence à une altitude d’environ 600 milles (966 kilomètres) au-dessus de la Terre, tandis que la couche externe commencerait à environ 12 000 milles (19 312 km) au-dessus de la surface de notre planète.
Les ceintures de Van Allen servent de barrière lâche entre l’atmosphère terrestre et son environnement spatial. Ils sont également dynamiques, capables de bouger et de changer. Les scientifiques savent depuis un certain temps que des particules chargées peuvent tomber de la ceinture de rayonnement externe vers la Terre. Des particules de faible énergie, ou « froides », ont également été détectées tombant de la ceinture de radiation interne plus stable.
C’est le premier indice selon lequel des particules chargées de haute énergie peuvent également « pleuvoir » depuis la ceinture intérieure, qui avait été considérée comme plus stable. C’est aussi le premier indice que cette « pluie d’électrons » peut être déclenchée par la foudre.
« La météo spatiale dépend vraiment d’en haut et d’en bas », a déclaré Lauren Blum, membre de l’équipe du Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale (LASP) de CU Boulder, dans le communiqué. « En général, on pense que la ceinture intérieure est plutôt ennuyeuse. Elle est stable. Elle est toujours là. »
L’équipe émet l’hypothèse que lorsque des éclairs éclatent dans le ciel au-dessus de la Terre, des ondes radio sont lancées vers l’espace. Si ces ondes radio frappent des électrons dans les ceintures de rayonnement autour de notre planète, elles peuvent secouer les électrons libres, provoquant une « précipitation d’électrons induite par la foudre » ou une « pluie d’électrons ».
En analysant les données du satellite SAMPEX (Solar, Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer) de la NASA, désormais mis hors service, Feinland a observé des « amas » d’électrons de haute énergie se déplaçant à travers la ceinture de rayonnement interne de la Terre. Il rapporta ces observations à Blum, qui lui dit : « Ce n’est pas là qu’elles sont censées être. »
Flipper cosmique
En approfondissant cette question, le duo a identifié 45 poussées d’électrons de haute énergie dans les ceintures de rayonnement internes survenant au cours de la décennie entre 1996 et 2006. Feinland a ensuite comparé ces données aux enregistrements de coups de foudre sur l’Amérique du Nord. Ce qui a émergé était une corrélation entre les impacts de foudre et les pics d’électrons, qui se sont produits environ une seconde après que la foudre a frappé le sol.
L’équipe pense que lorsque la foudre frappe, cela déclenche une partie de flipper effrénée qui englobe la Terre entière. Les ondes radio déclenchées ondulent vers le haut dans l’espace, frappant les électrons dans la ceinture de radiation interne.
Cela agit comme une fonction « ajouter une balle » dans ce jeu de flipper figuratif, laissant tomber des électrons qui rebondissent ensuite de manière chaotique entre les hémisphères nord et sud de la Terre. Cette phase du processus ne dure que 0,2 seconde. Certains des électrons qui font la navette frénétiquement entre les hémisphères nord et sud de notre planète tombent ensuite dans notre atmosphère.
« Vous avez une grosse goutte d’électrons qui rebondit, puis revient et rebondit encore », a déclaré Blum. « Vous verrez ce signal initial, et il disparaîtra. »
Blum, Feinland et leurs collègues ne savent pas actuellement à quelle fréquence ces épisodes de « pluies d’électrons tueurs » se produisent. Une théorie est qu’ils sont plus fréquents pendant les périodes où le soleil est particulièrement actif et projette davantage d’électrons de haute énergie sur la Terre qui seront capturés par la magnétosphère et reconstitueront les ceintures de Van Allen.
Les recherches de l’équipe ont été publiées le 8 octobre dans la revue Nature Communications.
Initialement publié sur Espace.com.
