La mission Cluster nous éclaire sur les aurores polaires

Somptueuses manifestations de l'activité solaire, les aurores boréales sont également observées par les quatre satellites de la mission Cluster. Ils étudient les phénomènes d'interaction entre le Soleil et la Terre depuis plus d'une décennie.

Certaines nuits, le ciel des hautes latitudes terrestres se pare de fabuleux voiles colorés lorsque des particules chargées, éjectées par le Soleil et transportées par le vent solaire, s’engouffrent dans les lignes du champ magnétique de la Terre et entrent en collision avec des atomes de la haute atmosphère. Le lien entre les aurores et l’activité solaire a été établi il y a plusieurs siècles. Mais il a fallu attendre l’apparition des satellites pour que les scientifiques puissent commencer à déchiffrer les mécanismes physiques à l’origine de ces phénomènes spectaculaires.

Pour mieux comprendre comment le Soleil interagit avec notre planète, l’Esa a lancé la mission Cluster, une constellation de quatre satellites qui volent en formation à travers l’environnement magnétique de la Terre. Une étude récente a utilisé des données recueillies par Cluster pour analyser ce que l’on appelle les sous-orages. Ces phénomènes magnétiques violents sont provoqués par des variations du flux de particules chargées, qui sont charriées par le vent solaire et entrent en collision avec le bouclier magnétique de la Terre, la magnétosphère.

Aurores boréales, flux de plasma très énergétiques

Pendant les sous-orages, la queue de la magnétosphère est comprimée, et elle éjecte de puissants flux de plasma à haute énergie. Ces flux sont propulsés en direction de notre planète à une vitesse qui peut atteindre quelques milliers de kilomètres par seconde, ce qui permet aux particules de plasma de s’infiltrer dans la couche supérieure de l’atmosphère terrestre et de générer ainsi des aurores boréales. Si ces particules rencontrent des atomes d’oxygène, l’aurore est en général de couleur verte.

Les flux rapides de plasma, plus connus sous le nom de bursty bulk flows (BBF), durent en moyenne entre 10 et 20 minutes seulement. L’étude révèle que malgré leur courte durée, les BBF peuvent transporter une quantité d’énergie beaucoup plus importante que ce que les scientifiques avaient supposé jusqu’à présent : ils représenteraient environ un tiers de l’énergie totale transmise à la Terre au cours d’une aurore polaire. Les études précédentes avaient conduit les chercheurs à penser que les BBF ne contribuaient que de manière marginale (à hauteur d’environ 5 % seulement) au transfert d’énergie observé durant un sous-orage. Cette analyse récente des données de Cluster suggère que l’importance de phénomènes majeurs tels que les flux rapides de plasma avait été sous-estimée.

Ces découvertes pourraient ouvrir de nouveaux horizons aux chercheurs qui étudient l’influence de la météorologie de l’espace sur notre planète. La mission Swarm de l’Esa, dont le lancement est prévu pour juin 2013, devrait permettre d’approfondir notre compréhension de la complexité du champ magnétique terrestre et de ses interactions avec le Soleil.

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