Le bouclier anti-radiations de la Terre est moins étanche que prévu, selon Arase

Pendant dix ans, les scientifiques ont imaginé une sorte de mur invisible au cœur des ceintures de radiations autour de la Terre. Aujourd'hui, le satellite japonais Arase l'a vu être franchi.

Lors de la tempête solaire extrême de mai 2024, le nombre d'électrons de très haute énergie dans cette zone a été multiplié par plus de 5 000. C'est un sérieux problème pour l'ancienne image.

Que s'est-il passé ?

En mai 2024, une série d'éruptions sur le Soleil a projeté vers nous des milliards de tonnes de plasma magnétisé. Résultat : une tempête de niveau G5, le plus haut de l'échelle de la NOAA (l'agence américaine de météorologie et d'océanographie). Le vent solaire a atteint 1 200 kilomètres par seconde.

Une équipe dirigée par le physicien de l'espace Yoshizumi Miyoshi, de l'université de Nagoya, a analysé les données d'Arase. Leur étude, publiée dans Geophysical Research Letters, montre que les électrons d'environ trois mégaélectronvolts ont été multipliés par plus de 5 000.

L'augmentation s'est faite par étapes. Les électrons de plus faible énergie ont d'abord augmenté. Environ douze heures plus tard, des électrons plus énergétiques sont apparus, et environ un jour après, ceux de plus de trois mégaélectronvolts ont aussi progressé.

Pourquoi est-ce important ?

Les ceintures de Van Allen sont deux régions de particules piégées par le champ magnétique terrestre. L'interne est surtout composée de protons, tandis que l'externe renferme beaucoup d'électrons énergétiques.

Selon l'équipe, la tempête a vidé la plasmasphère de son plasma froid et dense. Cette région autour de la Terre atténue normalement certaines ondes. Les ondes dites « chorus » ont alors pu transmettre de l'énergie aux électrons et les accélérer presque à la vitesse de la lumière. La distribution des particules culminait près de la frontière, ce qui indique une accélération sur place plutôt qu'un transport depuis des régions plus lointaines.

Pourquoi s'en soucier ? Ces particules peuvent traverser le blindage des satellites et endommager l'électronique sensible. Elles augmentent aussi les risques d'exposition aux radiations pour les astronautes qui traversent ces régions.

Rappel : quelle était l'ancienne idée ?

En 2014, les Van Allen Probes de la NASA ont repéré une limite interne nette, à environ trois rayons terrestres du centre de la planète, que les électrons les plus énergétiques franchissaient rarement. Le physicien Daniel Baker l'a comparée à un mur de verre.

Une explication était que certaines ondes poussaient les électrons vers l'atmosphère, alors que leur dérive vers l'intérieur était trop lente pour franchir la limite.

Et ensuite ?

Arase a enregistré une baisse progressive des électrons ultrarelativistes jusqu'en octobre 2024, quand une autre tempête a de nouveau changé les conditions. L'étude porte sur un seul événement extrême. Reste à savoir si des tempêtes plus faibles peuvent déclencher la même accélération.