La supertempête de mai 2024 a été déclenchée par des éruptions solaires, mais les mesures d’Arase montrent que la haute atmosphère terrestre a fourni plus de 85 % des ions énergétiques mesurés dans le courant annulaire de la tempête.
Ce qu’a découvert Arase
Plusieurs éruptions solaires ont envoyé des nuages de plasma magnétisé vers la Terre. Ces nuages ont fusionné en chemin et ont frappé la magnétosphère les 10 et 11 mai, provoquant une tempête de niveau G5. L’indice SYM-H est descendu à −518 nanoteslas, soit la deuxième valeur la plus basse enregistrée depuis le début des mesures en 1981.
Le courant annulaire est une ceinture de particules chargées piégées autour de la Terre. Avant cet événement, les chercheurs ne l’avaient jamais mesuré directement pendant une supertempête d’une telle ampleur. Arase a mesuré des ions dans la gamme d’énergie de 9,6 à 184,2 keV et constaté que plus de 85 % provenaient de la Terre, notamment des ions lourds comme l’oxygène. Les ions du vent solaire ont peu contribué à la densité énergétique du courant annulaire.
La Terre a fourni les particules, pas l’énergie
Le Soleil est resté à l’origine de la tempête. Cette découverte montre plutôt que l’atmosphère terrestre a fourni une grande partie de la matière transportée par le courant annulaire. L’apport d’énergie solaire peut perturber la magnétosphère et la haute atmosphère, aidant les ions à s’échapper vers le haut et à se déplacer dans l’espace proche de la Terre. Le parcours qu’ils empruntent reste à étudier.
Les chercheurs plaident en faveur de FACTORS, un concept de mission japonaise proposée qui comprendrait deux satellites et étudierait la façon dont les ions atmosphériques pénètrent dans la magnétosphère. Il ne s’agit pas d’une mission lancée ni approuvée.
Pourquoi les ions lourds pourraient avoir leur importance
Les ions d’oxygène sont beaucoup plus lourds que les ions les plus courants du vent solaire. Selon les chercheurs, le courant annulaire extrêmement intense s’est étendu jusqu’à une distance inhabituellement faible de la Terre, a fortement déformé le champ magnétique local et a poussé les électrons des ceintures de radiation vers l’extérieur, contribuant à leur éjection de l’espace proche de la Terre. Ils avancent que les ions lourds d’origine terrestre pourraient avoir contribué à intensifier la perturbation, mais les mesures ne montrent pas que la composition ionique en était l’unique cause.
Les tempêtes extrêmes peuvent menacer les engins spatiaux, perturber le positionnement et les communications, et induire des courants dangereux dans les réseaux électriques. Une meilleure prise en compte de l’ionosphère pourrait aider les modèles à estimer l’évolution d’une tempête et les zones où ses effets seront les plus intenses.
Ce que les scientifiques doivent encore vérifier
Les chercheurs doivent comparer cet événement à d’autres tempêtes, retracer le parcours des ions et vérifier dans quelle mesure les modèles reproduisent le courant observé. Il s’agissait d’une rare supertempête, et non d’une preuve que les ions d’origine terrestre dominent chaque événement extrême. Il ne suffira peut-être pas de prévoir les éruptions solaires ; les scientifiques devront aussi comprendre comment la haute atmosphère terrestre réagit.