Crédit d'image: NASA
De nouvelles recherches indiquent que les électrons peuvent surfer sur les ondes magnétiques entraînées par le vent solaire et s'accélérer au point de causer de graves dommages aux engins spatiaux en orbite autour de la Terre. Le processus est le résultat de l'interaction entre le champ magnétique terrestre et les fluctuations de la densité du vent solaire. Au fur et à mesure que la densité du vent solaire change, elle fait remonter les ondes du champ magnétique vers la Terre. Les électrons peuvent être pris dans ces ondulations et remonter sur Terre si vite qu'ils peuvent endommager les appareils électroniques délicats dans l'espace.
Des électrons «tueurs» capables de faire des ravages sur des vaisseaux spatiaux en orbite peuvent «surfer» sur les ondes magnétiques entraînées par le vent solaire, selon une équipe de scientifiques de l'espace.
L'équipe de l'Université de Boston et de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) a combiné les observations de la NASA et de la sonde NOAA pour identifier un phénomène qui explique comment le vent solaire fait des vagues dans le champ magnétique terrestre (magnétosphère). Les électrons ordinaires en orbite autour de la Terre dans les ceintures de rayonnement de Van Allen peuvent faire du boogyboard sur les ondes, accélérant jusqu'à près de la vitesse de la lumière, avec des énergies 300 à 500 fois supérieures aux électrons d'un écran de télévision.
Le vent solaire est un flux de particules chargées électriquement soufflé en permanence par le soleil. La magnétosphère est une cavité formée lorsque le vent solaire rencontre le champ magnétique terrestre. Lorsque la densité du vent solaire est élevée et se heurte à la magnétosphère, la magnétosphère se comprime. Lorsque la densité du vent est faible, la magnétosphère se dilate. Les chercheurs ont découvert que le vent solaire contient des structures périodiques de haute et basse densité, entraînant une action périodique de «respiration» de la magnétosphère et la génération mondiale d'ondes magnétiques.
Il est connu que si la fréquence de ces ondes correspond à la fréquence des électrons en mouvement dans la ceinture de Van Allen, les électrons peuvent être accélérés, augmentant considérablement leurs énergies. Le processus est similaire à un boogyboarder attrapant une vague. Certains électrons «surfent sur l'onde» et gagnent tellement d'énergie qu'ils peuvent ensuite endommager des engins spatiaux coûteux.
"Si nous pouvons confirmer cela comme un mécanisme important pour produire des ondes qui accélèrent les électrons" tueurs ", alors les scientifiques utilisant des données provenant de satellites comme Wind pourraient avertir à l'avance les opérateurs d'engins spatiaux que leur vaisseau spatial pourrait être en danger d'une exposition aux radiations excessive et dommageable, », A déclaré le Dr Barbara Giles, scientifique du projet pour le vaisseau spatial polaire au Goddard Space Flight Center de la NASA, Greenbelt, Md.
Lorsque les électrons deviennent aussi énergétiques, ils peuvent pénétrer à l'intérieur des vaisseaux spatiaux. Une fois à l'intérieur des composants électroniques, ils accumulent de l'électricité statique qui peut court-circuiter une partie critique ou mettre le vaisseau spatial dans un mauvais mode de fonctionnement.
"Ce qui est nouveau et passionnant dans cette recherche, c'est que les gens avaient toujours cherché des mécanismes internes à la magnétosphère pour générer ces ondes", a déclaré le Dr Larry Kepko, associé de recherche à l'Université de Boston et auteur principal de deux articles sur cette recherche, l'un publié dans le Journal of Geophysical Research en juin 2003 et l'autre dans Geophysical Research Letters en 2002. "Mais ici, nous avons trouvé un mécanisme externe - le vent solaire lui-même."
Les satellites polaires et éoliens de la NASA, ainsi que le satellite géostationnaire opérationnel de l'environnement (GOES) de la NOAA, ont fourni les principales observations menant l'équipe à cette conclusion. Polar a confirmé que les vagues n'étaient pas locales, mais mondiales. Le satellite Wind a été la principale source d'identification des structures de densité du vent solaire qui entraînent la magnétosphère. GOES a fourni des données sur la magnétosphère terrestre à mesure qu'elle augmentait et diminuait de taille.
"Nous savions déjà que le vent solaire a des structures de densité et que les ondes magnétiques peuvent accélérer les électrons", a déclaré le Dr Harlan Spence, professeur agrégé d'astronomie à l'Université de Boston et co-auteur des deux articles sur cette recherche. «Ce que nous ne savions pas, c'est que les structures du vent solaire peuvent être périodiques et entraîner des ondes magnétiques. Ces nouvelles observations pourraient fournir un lien manquant entre les deux. »
La source ultime de ces structures éoliennes solaires récemment découvertes est toujours un mystère, mais l'équipe pense que le Soleil pourrait jouer un rôle direct. «Les variations de la densité du vent solaire sont en partie contrôlées par le schéma de reconnexion magnétique, la torsion et la rupture des lignes de champ magnétique, à la surface du Soleil», explique le Dr Kepko. «La reconnexion qui se produit de manière systématique et périodique peut produire les structures de densité périodiques observées dans le vent solaire. Il existe des preuves que cela peut se produire, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour établir un lien définitif. "
Les ceintures de rayonnement Van Allen ont été découvertes en 1958 par le Dr James Van Allen et son équipe à l'Université de l'Iowa avec Explorers 1 et 3, les premiers satellites lancés avec succès par les États-Unis. Ce sont des ceintures de particules chargées électriquement piégées par le champ magnétique terrestre. Étant donné que les particules sont chargées électriquement (principalement des protons et des électrons), elles ressentent des forces magnétiques et sont contraintes de tourner en spirale autour de lignes invisibles de force magnétique qui composent le champ magnétique terrestre. Il y a en fait deux ceintures en forme d'anneau dans le système Van Allen, l'une à l'intérieur de l'autre avec la Terre dans le «trou» de la ceinture intérieure. La ceinture intérieure, constituée de protons à grande vitesse, est située à des altitudes comprises entre 430 et 7 500 miles (environ 700 à 12 000 km) au-dessus de la Terre. La ceinture extérieure est constituée d'électrons à grande vitesse et apparaît à des altitudes comprises entre 15 500 et 25 000 miles (environ 25 000 à 40 000 km) au-dessus de la Terre. Les opérateurs d'engins spatiaux tentent d'éviter les orbites dans ces régions, mais parfois ces altitudes sont les meilleures pour une mission particulière, ou l'engin spatial doit passer à travers les ceintures pendant une partie de son orbite ou s'échapper complètement de la Terre.
Les satellites polaires et éoliens de la NASA, connus sous le nom de «Global Geospace Science Program», visent à aider les scientifiques à comprendre comment les particules et l’énergie du Soleil traversent et interagissent avec l’environnement spatial de la Terre.
La NOAA se consacre à la collecte de données sur les océans, l'atmosphère, l'espace et le soleil. Son système de satellites GOES est l'élément de base de la surveillance et des prévisions météorologiques aux États-Unis. Le Dr Howard Singer de la NOAA est un troisième co-auteur de l'article de 2002 sur cette recherche.
Source d'origine: communiqué de presse de la NASA
