La NASA a récemment mené avec succès deux missions de lancement de fusées-sondes en Alaska, envoyant trois fusées directement dans les magnifiques aurores boréales. Pour la première fois, il s'est « faufilé » dans le système de courant secret et puissant derrière cette merveille du ciel pour obtenir des données d'observation in situ de haute qualité.
L’opération comprend la mission Black and Diffuse Auroral Science Surveyor et une mission à double fusée appelée GNEISS (Geophysical Non-Equilibrium Ionospheric System Science), toutes deux lancées depuis le Poker Flat Research Range près de Fairbanks.
La fusée « Dark and Diffuse Aurora Science Surveyor » a décollé de l'Alaska à 3 h 29, heure locale, le 9 février, volant à une altitude d'environ 224 milles (environ 360 kilomètres). La chef de projet, Marilia Samara, a déclaré que tous les instruments scientifiques et charges de vérification technique transportés par la fusée fonctionnent normalement et que l'équipe a obtenu des données de très haute qualité, qui fournissent des informations précieuses pour analyser « l'obscurité » et les structures diffuses des aurores.
Immédiatement après, la mission de double fusée GNEISS a été lancée successivement à 1 h 19 min 00 et 1 h 19 min 30 s le 10 février. Les deux fusées ont survolé la même ceinture d'aurores presque en même temps, les altitudes de vol les plus élevées étant respectivement d'environ 198,3 milles (319,06 kilomètres) et 198,8 milles (319,94 kilomètres). Christina Lynch, chef de projet et professeur au Dartmouth College, a déclaré que toutes les stations au sol, les sous-charges et les perches d'instruments étendues fonctionnaient comme prévu, et que l'équipe était "très satisfaite" des opérations de lancement et des performances des données préliminaires.
Les scientifiques ont souligné que le phénomène des aurores est essentiellement le flux d'électrons de haute énergie depuis l'espace vers la haute atmosphère terrestre et la luminescence produite après une collision avec des molécules de gaz, tout comme le courant traversant un filament pour allumer une ampoule. Mais la lumière éblouissante n’est qu’une partie de l’ensemble d’un immense circuit : dans tout circuit, le courant doit former une boucle fermée. Les faisceaux d'électrons qui s'écoulent dans l'atmosphère pour produire des aurores sont relativement concentrés, tandis que les électrons de « retour » qui complètent le circuit sont plus chaotiques et se déplaceront sous l'influence des collisions, des champs de vent, des différences de pression et des champs électriques et magnétiques changeants, pour finalement retrouver leur chemin vers l'espace.
Pour bien comprendre comment est fermé cet immense circuit, il ne suffit pas de savoir où vole la fusée. Les chercheurs doivent cartographier la façon dont le courant de retour se propage dans l’atmosphère. Cela nécessite de suivre plusieurs chemins en même temps, ce qui représente un énorme défi technique. À cette fin, la mission GNEISS a construit une solution d'imagerie tridimensionnelle similaire au « scanner » médical grâce à une « collaboration à deux flèches + réseau de réception au sol » pour reconstruire la structure du courant auroral dans le plasma à haute altitude.
Pendant le vol, les deux fusées ont traversé la même zone aurorale selon des trajectoires similaires mais légèrement différentes, et chacune a largué quatre sous-charges utiles pour effectuer des observations simultanées en plusieurs points à l'intérieur de la zone lumineuse. La fusée envoie en permanence des signaux radio au sol, qui sont « réécrits » lorsqu'ils traversent le plasma environnant, de la même manière que les rayons X sont absorbés différemment lorsqu'ils traversent différents tissus du corps humain. En analysant de petits changements dans les signaux, les chercheurs inversent la distribution de la densité du plasma et l'emplacement des canaux de courant pour obtenir une « carte de courant » tridimensionnelle à grande échelle de l'environnement auroral.
Le courant auroral n'est pas seulement un problème physique fondamental, mais aussi étroitement lié à la « météo spatiale ». Les scientifiques soulignent que ces courants contrôlent la façon dont l’énergie provenant de l’espace se dépose et se distribue dans la haute atmosphère terrestre. Lorsque les courants se propagent, ils peuvent réchauffer l’atmosphère locale, stimuler des vents forts et créer des turbulences, affectant potentiellement les satellites volant ou passant à cette altitude. Ces dernières années, la communauté de la recherche scientifique a mené des recherches conjointes sous plusieurs angles grâce à des observations optiques au sol et à des satellites en orbite. Parmi eux, la mission satellite EZIE de la NASA, lancée en mars 2025, surveille les courants auroraux depuis l'espace, complétant ainsi les mesures in situ « pass-through » de cette fusée.
Au cours de cette fenêtre de lancement, la NASA a simultanément mis en œuvre la mission « Dark and Diffuse Aurora Scientific Surveyor », en se concentrant sur la détection des points sombres des aurores appelées « aurores noires ». La théorie actuelle suggère que ces zones anormalement « obscurcies » pourraient marquer des inversions brusques locales du flux de courant, jouant un rôle clé dans l’ensemble du circuit. La mission a été reportée en 2025 en raison de conditions météorologiques et scientifiques peu satisfaisantes. Ce vol réussi signifie que l’équipe de recherche scientifique dispose enfin du premier lot de données systématiques pour étudier cette zone.
Les chercheurs ont déclaré que les aurores sont le résultat de l'interaction entre le plasma spatial, le champ magnétique terrestre et l'atmosphère, qui implique des courants, des particules chargées et d'innombrables collisions microscopiques. Il s'agit d'une « fenêtre » importante pour comprendre l'environnement spatial de la Terre. Contrairement au fait de « regarder » les aurores à la surface pendant une longue période, les fusées-sondes offrent aux scientifiques une rare opportunité de voyager directement à travers les aurores lorsqu'elles sont les plus actives et d'envoyer des instruments dans des zones clés pour effectuer des tâches précises « courtes, plates et rapides ». Grâce à des observations à haute résolution spatiale et temporelle, les chercheurs convertissent la lumière et l’ombre éphémères du ciel en connaissances approfondies qui révèlent comment la météo spatiale façonne notre planète.