La ceinture de rayonnement interne de la Terre affiche un motif à rayures étrangement zébrées, selon les dernières découvertes des sondes jumelles Van Allen de la NASA. De plus, la cause de la rayure semble être la rotation de la Terre elle-même - quelque chose qui était auparavant considéré comme impossible.
«… Il est vraiment humiliant, en tant que théoricien, de voir à quelle vitesse de nouvelles données peuvent changer notre compréhension des propriétés physiques.»
- Aleksandr Ukhorskiy, Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins
Notre planète est entourée de deux grandes régions de rayonnement en forme d'anneau appelées ceintures de Van Allen, d'après l'astrophysicien James Van Allen qui a découvert leur présence en 1958. (Van Allen est décédé à l'âge de 91 ans en 2006.) La ceinture intérieure de Van Allen, s'étendant d'environ 800 à 13000 km (500 à 8000 miles) au-dessus de la Terre, contient des électrons et des protons de haute énergie et présente un risque pour les vaisseaux spatiaux et les humains, si cela devait arriver à passer une quantité substantielle de temps à l'intérieur.
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Lancées à bord d'une fusée Atlas V depuis Cape Canaveral AFS le matin du 30 août 2012, les sondes Van Allen (à l'origine les sondes de tempête de ceinture de rayonnement) sont en mission de deux ans pour enquêter sur les ceintures et découvrir comment elles se comportent et évoluer avec le temps.
L'un des instruments à bord des sondes jumelles, le RBSPICE (Radiation Belt Storm Probes Ion Composition Experiment), a détecté un motif rayé persistant dans les particules à l'intérieur de la ceinture intérieure. Alors que l'on pensait autrefois que toutes les structures à l'intérieur des ceintures étaient le résultat de l'activité solaire, grâce à RBSPICE, il a maintenant été déterminé que la rotation de la Terre et l'axe magnétique incliné en étaient la cause.
«C'est en raison de la haute résolution énergétique et temporelle sans précédent de notre expérience sur les particules énergétiques, RBSPICE, que nous comprenons maintenant que les électrons de la ceinture intérieure sont, en fait, toujours organisés en motifs de zèbres», a déclaré Aleksandr Ukhorskiy de Johns Hopkins Applied Physics. Laboratoire (APL) à Laurel, Md., Co-chercheur sur RBSPICE et auteur principal de l'article. «De plus, notre modélisation identifie clairement la rotation de la Terre comme le mécanisme créant ces modèles. C'est vraiment humiliant, en tant que théoricien, de voir à quelle vitesse de nouvelles données peuvent changer notre compréhension des propriétés physiques. »
Le modèle de formation des motifs rayés est assimilé au tirage de la tire.
"Si les populations d'électrons de la ceinture intérieure sont considérées comme un fluide visqueux", a déclaré Ukhorskiy, "ces oscillations globales étirent et plient lentement ce fluide, tout comme la tire est étirée et pliée dans une machine de confiserie."
«Cette découverte nous dit quelque chose de nouveau et d'important sur le fonctionnement de l'univers», a déclaré Barry Mauk, scientifique de projet à APL et co-auteur de l'article. «Les nouveaux résultats révèlent un nouveau mécanisme physique à grande échelle qui peut être important pour les ceintures de rayonnement planétaires dans tout le système solaire. Un instrument similaire à RBSPICE est maintenant en route vers Jupiter pour la mission Juno de la NASA, et nous chercherons l’existence de motifs en forme de rayures zébrées dans les ceintures de rayonnement de Jupiter. »
Les ceintures de Van Allen de Jupiter sont similaires à celles de la Terre, sauf beaucoup plus grand; Le champ magnétique de Jupiter est dix fois plus fort que celui de la Terre et le rayonnement dans ses ceintures est un million de fois plus puissant(la source). Juno arrivera à Jupiter en juillet 2016 et passera environ un an en orbite, étudiant son atmosphère, son intérieur et sa magnétosphère.
Merci aux sondes Van Allen. Juno a maintenant une autre fonctionnalité à rechercher dans les ceintures de rayonnement de Jupiter.
"Il est étonnant de voir comment l'environnement spatial de la Terre, y compris les ceintures de rayonnement, continue de nous surprendre même après que nous les ayons étudiés pendant plus de 50 ans. Notre compréhension des structures complexes des ceintures et des processus qui sous-tendent les comportements des ceintures continue de croître, ce qui contribue à l'objectif final de fournir une modélisation précise de la météo spatiale. »
- Louis Lanzerotti, professeur de physique au New Jersey Institute of Technology et chercheur principal pour RBSPICE
Les conclusions de l'équipe ont été publiées dans le numéro du 20 mars de la revueLa nature.
Les sondes Van Allen sont la deuxième mission du programme Living With a Star de la NASA, géré par le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, MD. Le programme explore les aspects du système connecté Soleil-Terre qui affectent directement la vie et la société.
Source: communiqué de presse Van Allen Probes
