Résumé :
En mai 2024, une tempête géomagnétique extrêmement rare a balayé le monde et les magnifiques aurores boréales ont rarement pénétré profondément dans les basses latitudes, stupéfiant d'innombrables observateurs d'étoiles. Cependant, ce super événement connu sous le nom de « Tempête Gannon » ou « Tempête de la Fête des Mères » a non seulement apporté des spectacles visuels, mais son indice géomagnétique SYM-H a chuté à -518 nanotesla, devenant ainsi la deuxième tempête géomagnétique la plus puissante au monde depuis 1981, après la tempête de novembre 2004.
Haut dans le ciel où brillent les aurores, une scène anormale se déroule à l'intérieur de la magnétosphère terrestre qui bouleverse la compréhension traditionnelle de la communauté astronomique : une équipe internationale composée d'institutions de recherche scientifique telles que l'Université de Nagoya au Japon a récemment découvert que même si le vent solaire qui a frappé la Terre à cette époque était extrêmement dense, la grande majorité des ions moteurs qui ont dominé cette tempête du siècle ne provenaient pas du vent solaire dans l'espace, mais de la propre ionosphère de la Terre.
La perturbation du champ magnétique central des tempêtes géomagnétiques est principalement dominée par les courants annulaires. Les courants annulaires font référence à des courants ioniques de haute énergie (principalement des ions hydrogène et des ions oxygène) qui se déplacent lentement autour de la Terre à des milliers, voire des dizaines de milliers de kilomètres de l'équateur. Le champ magnétique inverse qu’ils génèrent compense partiellement le champ géomagnétique au sol. Pendant des décennies, la science a débattu de la quantité de matière contenue dans le courant annulaire provenant du vent solaire et de la quantité provenant de la haute atmosphère terrestre chargée électriquement (l'ionosphère). Selon la spéculation traditionnelle, étant donné que la super tempête de mai 2024 est causée par le bombardement direct d'un vent solaire à haute densité formé par l'explosion violente continue de taches solaires et la fusion de plusieurs nuages de plasma magnétisés, les ions du vent solaire devraient jouer un rôle décisif.
Cependant, les dernières données de détection directe publiées dans Science Advances ont complètement brisé cette hypothèse. Le satellite « Arase/ERG » exploité conjointement par l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA) et l'Université de Nagoya a traversé avec précision la zone de formation du courant annulaire au début et à la période de pointe de la tempête. L'instrument de précision transporté par le satellite a non seulement réalisé la première observation simultanée des ions du courant annulaire et du vent solaire dans une tempête super géomagnétique de même ampleur, mais a également enregistré un rapport de composition matérielle sans précédent - les données montrent qu'environ 85 % des ions de haute énergie dans le courant annulaire sont des ions oxygène provenant de l'ionosphère terrestre, et la contribution réelle des ions du vent solaire est minime.
Les ions oxygène libérés par l'ionosphère sont beaucoup plus lourds que les particules lumineuses apportées par le vent solaire. La dominance extrême de ces ions lourds augmente considérablement la perturbation du champ magnétique. Lorsque la tempête a atteint son apogée, "Arase" a observé une forte baisse de l'intensité du champ magnétique pouvant atteindre 40 % au périgée, à environ 16 000 kilomètres de la Terre. La distance entre la zone de perturbation centrale et la surface a considérablement rafraîchi la valeur extrême proche de la Terre des enregistrements similaires précédents. Accompagnés de cette grave distorsion du champ magnétique sans précédent, les électrons de haute énergie dans cette région ont également subi simultanément une forte chute et une fuite.
Ce résultat de mesure perturbateur répond non seulement au mystère de la physique fondamentale, mais a également une valeur d'application de grande envergure dans le monde réel. Les tempêtes super géomagnétiques peuvent directement présenter des risques de rayonnement pour les engins spatiaux en orbite, interférer avec la navigation GPS et les communications radio, voire même endommager les réseaux électriques au sol et provoquer des pannes de courant à grande échelle. Les modèles de prévision météorologique spatiale existants s’appuient depuis longtemps trop sur les paramètres du vent solaire. De nouvelles découvertes montrent que l’état de la haute atmosphère terrestre détermine également la limite supérieure du pouvoir destructeur des méga-tempêtes géomagnétiques. Ces résultats de recherche apportent également un soutien scientifique solide à la mission japonaise à double satellite de nouvelle génération « FACTORS » en cours de préparation. Cette mission explorera spécifiquement comment les ions atmosphériques terrestres s'échappent vers la magnétosphère et « alimentent le feu » des tempêtes géomagnétiques. À l’avenir, il devrait améliorer considérablement la précision des alertes météorologiques spatiales extrêmes.
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