samedi 5 novembre 2016

Le bouclier magnétique de la Terre a été transpercé par une tempête solaire le 22 juin 2015

Vue d'artiste d'une éjection de masse coronale impactant la magnétosphère de la Terre

Le télescope à muons de l'expérience indienne GRAPES-3 a détecté une bouffée de rayons cosmiques d'environ 20 GeV qui a duré près de 2 heures le 22 juin 2015. Cette bouffée coïncide avec une puissante éjection de masse coronale du soleil, qui aurait endommagé la protection magnétique naturelle de la Terre, laissant passer les rayons cosmiques galactiques.




Les nuages de plasma géants éjectés par le Soleil se déplacent à une vitesse de quelques millions de kilomètres par heure. Ils mettent ainsi quelques jours seulement pour atteindre la Terre. Celui qui est arrivé le 22 juin 2015 a produit une compression importante de la magnétosphère terrestre, la réduisant de 11 rayons terrestres. Il a également induit une tempête géomagnétique  qui a produit des grandes aurores boréales et un blackout des signaux radio dans plusieurs pays nordiques.
Le télescope à muons de l'expérience GRAPES-3 (Gamma Ray Astronomy PeV EnergieS phase-3est situé à Ooty en Inde. Il mesure l'intensité des flux de muons, les particules secondaires produites dans l'atmosphère en gerbes de particules suite à l'interaction des rayons cosmiques primaires. Il peut détecter l'arrivée de muons de haute énergie (jusqu'à 24 GeV) dans 9 directions différentes simultanément. La bouffée du 22 juin 2015 a été détectée simultanément dans les 9 directions, ce qui suggère que son origine était proche.
Rappelons que la magnétosphère de la Terre est la première ligne de défense qui nous protège du flux ininterrompu des rayons cosmiques du soleil (des protons et des électrons) et des rayons cosmiques galactiques (des protons et des noyaux d'atomes). La collaboration GRAPES-3, pour expliquer la coïncidence de la bouffée de rayons cosmiques énergétiques observée, avec la présence de l'éjection de masse coronale solaire a effectué des simulations de l'interaction du plasma avec la magnétosphère.


Les chercheurs montrent dans l'étude qu'ils publient dans Physical Review Letters que le bouclier magnétique de la Terre a été temporairement "troué" du fait de l'apparition d'une reconnexion magnétique. La compression d'un facteur 17 du champ magnétique interplanétaire (IMF), jusqu'à 680 nT, a été suivie par une reconnexion avec le champ géomagnétique. 
C'est cette trouée qui a permis aux rayons cosmiques de 20 GeV de pénétrer dans l'atmosphère. Et le champ magnétique a été perturbé de telle façon que ces particules se sont retrouvées déviées de 210° depuis la face éclairée pour se retrouver au niveau de la face plongée dans la nuit.

Cette observation indique que le champ magnétique terrestre peut être fortement affaibli par l'arrivée du plasma d'une éjection de masse coronale, elle permet de mieux comprendre comment pourraient se dérouler les futures grandes tempêtes magnétiques, sur lesquelles nous n'avons aujourd'hui aucun moyen de protection, à la fois pour nos équipements électriques sur Terre ou dans l'espace, mais aussi contre les rayons cosmiques galactiques, notamment pour les astronautes en orbite.


Source :

Transient Weakening of Earth’s Magnetic Shield Probed by a Cosmic Ray Burst
P. K. Mohanty et al.
Phys. Rev. Lett. 117, 171101 (20 October 2016)


Illustrations :

1) Vue d'artiste d'une éjection de masse coronale et du bouclier magnétique terrestre (http://www.thesuntoday.org/)

2) L'expérience GRAPES-3 (Tata Institute of Fundamental Research)