30/01/2012 - L'"énergie perdue" de la Terre

Menéame

Des chercheurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) ont réussi à résoudre un puzzle scientifique de plus de 50 ans à partir de données recueillies par une flotte de vaisseaux spatiaux en orbite. Il s’agit de la disparition mystérieuse d’une partie de l’énergie de la Terre, les électrons d’énergie de notre ceinture de rayonnement extérieur, qui semblent s’évanouir sans explication lors des tempêtes géomagnétiques provoquées par le soleil, au moment où sa présence devrait être le plus remarquée.

Où allait toute cette énergie ?

Dans un article publié dans la revue Nature Physics, l’équipe montre que les électrons manquants sont éloignés de la planète par un courant de particules de vent solaire pendant les périodes de haute activité du Soleil, comme nous le trouvons aujourd'hui. « Cette découverte représente un jalon important dans la compréhension de l’environnement spatial qui entoure la Terre » , affirme l’auteur principal de l’étude, Drew Turner, chercheur au département des sciences de la Terre et de l’espace, à UCLA. »Nous sommes maintenant un pas plus proche de la compréhension et de la prévision des phénomènes du climat spatial ».

Lors d’événements solaires importants tels que Ejections de masse coronale - il y a quelques jours seulement, nous avons eu plusieurs très puissants - , des parties de la couche extérieure magnétisée de l’atmosphère solaire se heurtent au champ magnétique de la Terre, provoquant tempêtes géomagnétiques capables d’endommager les composants électroniques des engins spatiaux en orbite.

Ces sucs cosmiques ont un effet particulier sur la ceinture de rayonnement extérieur de la Terre - une région en forme de beignet remplie d’électrons si énergétiques qu’ils se déplacent presque à la vitesse de la lumière. « Au début d’une tempête géomagnétique, presque tous les électrons pris dans la ceinture de radiation disparaissent et reviennent à quelques heures » , explique Vassilis Angelopoulos, professeur à l’UCLA.

Les électrons qui disparaissaient de la ceinture ont surpris les scientifiques lorsqu'ils ont mesuré ce fait, pour la première fois dans les années 1960, par les instruments à bord du premier vaisseau spatial mis en orbite, selon le coauteur de l’étude, Yuri Shprits, chercheur géophysique. Plus étranges encore étaient les électrons qui disparaissaient pendant le pic d’une tempête géomagnétique, un moment où on pouvait s’attendre à ce que la ceinture de rayonnement soit remplie de particules à haute énergie à cause du bombardement extrême du vent solaire.

Depuis les années 1960, les chercheurs se demandaient où se trouvaient ces électrons; certains pensaient que les électrons se perdaient dans l’atmosphère terrestre, tandis que d’autres pensaient que ces électrons ne se perdaient pas, mais que leur perte d’énergie temporaire les faisait paraître absents. Pour résoudre le mystère, Turner et son équipe ont utilisé des données provenant de trois réseaux d’engins spatiaux en orbite placés à différentes distances de la Terre pour capter les électrons qui s’échappent. Les données montrent que, alors qu’une petite quantité d’électrons tombe dans l’atmosphère, la grande majorité s’éloigne de la planète, chassés de la ceinture de rayonnement par les particules du vent solaire pendant la tempête magnétique.

La Tempête d’Halloween

Une meilleure compréhension de la ceinture de rayonnement terrestre est essentielle pour protéger les satellites; la ceinture de radiation extérieure de la Terre est un environnement de rayonnement grave pour les engins spatiaux et les astronautes, car les électrons de haute énergie peuvent pénétrer dans le blindage d’un engin spatial et causer des ravages dans son électronique délicate.

Pendant la période de 2008 à 2003, Halloween 'Tempête' Plus de 30 satellites ont mal fonctionné. Et l’un d’eux a été complètement perdu, explique les scientifiques. Au seuil du maximum solaire en 2013, les tempêtes géomagnétiques peuvent se produire plusieurs fois par mois. « Les électrons de haute énergie peuvent réduire de manière significative la durée de vie d’un vaisseau spatial » , note Turner. »Les satellites qui passent une longue période dans la ceinture de rayonnement actif pourraient cesser de fonctionner dans quelques années ».

Alors qu’un vaisseau peut améliorer sa mécanique, les explorateurs humains en orbite n’ont pas le même luxe. Les électrones à haute énergie peuvent traverser les costumes spatiaux des astronautes et mettre sérieusement en danger leur santé. « En tant que société, nous sommes devenus très dépendants de la technologie spatiale, rappelle Turner. La compréhension de ces électrons à haute énergie et de leurs variations extrêmes aidera à créer des modèles plus précis pour prédire l’effet des tempêtes géomagnétiques sur les ceintures de rayonnement
 

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