mercredi 20 février 2019

L'atmosphère de la Terre s'étend au-delà de la Lune...


Le saviez-vous ? la Lune se trouve à l'intérieur de l'atmosphère de la Terre! Les couches gazeuses entourant notre planète s'étendent en effet jusqu'à 630 000 km, presque deux fois plus loin que la distance de la Lune. Des mesures effectuées grâce au satellite SOHO viennent de mettre en évidence cette curiosité.




L'astronome russe Igor Baliukin (Institut Russe de Recherches Spatiales) et ses collaborateurs allemands et français publient leur découverte dans Journal of Geophysical Research : Space Physics. Ils se sont penchés sur des données archivées du satellite SOHO étudiant le Soleil, des données  vieilles de 20 ans. SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), lancé en 1995, possède un instrument nommé SWAN (Solar Wind Anisotropies) développé en France au LATMOS (Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales, Sorbonne Université). Ce petit télescope UV permet de détecter la présence d'hydrogène gazeux à distance. Ce sont des mesures enregistrées avec SWAN qui ont permis de mettre en évidence l'extension inattendue des dernières couches gazeuses qui entourent l'atmosphère de la Terre, des couches d'hydrogène formant l'exosphère. On appelle cette zone d'émission de l'exosphère la géocouronne. Ces observations sont rares et seul un satellite comme SOHO, situé au point de Lagrange L1 à une distance de 1,5 millions de kilomètres, pouvait être en mesure de "voir" la totalité de la géocouronne, lorsque celle-ci se trouve alignée avec la Terre et le Soleil seulement à quelques époques de l'année. Ce fut le cas trois fois entre 1996 et 1998.

La géocouronne avait en fait été aperçue auparavant en 1972, très partiellement, par l'équipage de Apollo 16 qui avait installé le premier télescope lunaire. Ils avaient imagé une zone d'émission ultra-violet intense sans savoir qu'ils étaient en fait plongés à l'intérieur.
Les atomes d'hydrogène peuvent émettre et absorber une longueur d'onde particulière située dans l'ultra-violet, qu'on appelle la raie Lyman alpha (𝛌=121,567 nm). Mais comme cette longueur d'onde est absorbée par l'atmosphère d'azote et d'oxygène de la Terre, nous ne pouvons absolument pas la voir depuis le sol. Elle n'est visible que depuis l'espace.
Baliukin et ses collaborateurs parviennent aujourd'hui à quantifier l'hydrogène présent autour de la Terre jusqu'à la limite de l'exosphère, à partir des données de SOHO, que ce soit du côté "jour" ou du côté "nuit". Le côté éclairé de la Terre apparaît plus dense que l'autre côté. Mais attention, la densité de ce gaz d'hydrogène est tout de même très faible : à 60 000 km de la Terre, il n'y a plus que 70 atomes par cm3, et au niveau de la Lune (380 000 km), cette atmosphère d'hydrogène n'a plus qu'une densité de 0,2 atome par cm3... On pourrait presque appeler cela du vide. Presque, mais pas complètement...

Les données archivées de vieux satellites recèlent parfois des petits trésors qu'ils suffit de réinterpréter pour les transformer en petite ou grande découverte. 


Source

SWAN/SOHO Lyman-alpha mapping: the Hydrogen Geocorona extends well beyond the Moon
Igor Baliukin et al.
Journal of Geophysical Research: Space Physics (15 february 2019)

Illustrations

1) Schéma illustrant la détection de la géocouronne par SOHO (ESA)

2) la géocouronne imagée en UV en 1972 depuis la Lune (NASA)