mercredi 13 mars 2019

Grosse éruption solaire il y a 2679 ans


Une très forte éruption solaire a atteint la Terre en -660, elle a pu être détectée aujourd'hui par les traces laissées dans des arbres multicentenaires et des carottes glaciaires sous la forme de radioisotopes caractéristiques.

Le soleil produit parfois des flux de particules chargées importants, des protons qui sont accélérés par des reconnexions magnétiques apparaissant lors d'éruptions solaires, ou dans des ondes de choc associées à des éjections de masse coronale.
Ces protons suivent alors une trajectoire le long des lignes de champ magnétique qui peut ou non intercepter la trajectoire de la Terre le long de son orbite autour du Soleil. Lorsque de tels flux atteignent la Terre, ils peuvent devenir une véritable menace pour nos sociétés fondées sur des réseaux électriques, très vulnérables, sans compter les transports aériens où les systèmes satellitaires.
Les éruptions et autres tempêtes solaires sont suivies de près seulement depuis environ 60 ans, que ce soit par des détecteurs au sol ou bien en orbite. Pour connaître les événements antérieurs, des traces cosmogéniques doivent donc être recherchées. Or, les protons énergétiques en bombardant l'atmosphère de la Terre, produisent des réactions nucléaires qui vont mener à la formation de plusieurs isotopes radioactifs : le carbone-14 (réaction (p,n) sur l'azote-14), le Béryllium-10 (réaction (p,𝛼) sur l'azote-14, ainsi que le chlore-36 (réaction (p,2p) sur l'argon-37)

Paschal O’Hare (Université de Lund) et ses collaborateurs internationaux, pour étudier les différents événements qui ont pu toucher ainsi la Terre, se sont intéressés aux glaciers du Groenland, dont les couches successives renferment l'historique de l'atmosphère terrestre sur plusieurs milliers d'années, et notamment les divers isotopes radioactifs présents au temps T.
L'analyse de deux carottes de glace montre une très importante augmentation de ces trois isotopes environ 2610 ans avant le "Présent" (en géochronologie, le "Présent" est le temps de référence, qui correspond à l'année 1950. Cette brutale montée de rayonnement cosmique solaire a donc eu lieu vers -660.

Cet événement est seulement le troisième du genre a avoir pu être reconnu comme tel dans les archives naturelles terrestres. Les deux autres ont eu lieu respectivement en 775 de notre ère puis en 994. Ces deux événements, qui avait pu être détectés grâce à l'analyse du carbone-14 des anneaux de troncs d'arbres multicentenaires ont d'ailleurs été confirmés par les analyses isotopiques des chercheurs qui publient cette semaine leur résultats dans les Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. L'événement de -660 est 10 fois plus puissant que l'événement du 23 février 1956 qui était celui le plus intense mesuré par des instruments (1,8 × 109 protons/cm² de plus 30 MeV), et  il est comparable avec l'événement le plus violent "enregistré", celui de 775. Le flux de protons de plus de 30 MeV aurait atteint 2,09 × 1010 protons/cm², de quoi avoir des conséquences très importantes sur une société technologique.
Si seulement du carbone-14 avait été trouvé, l'origine solaire serait incertaine, le carbone-14 ayant pu être produit par des rayons cosmiques galactiques issus d'une explosion de supernova proche. Mais le fait de trouver en même temps du Béryllium-10 et du Chlore-36, tous les deux des produits de réactions de spallation par des protons énergétiques, fait résolument pencher les chercheurs vers une brutale activité solaire.

Ce que montrent surtout ces résultats, c'est que bien que des telles tempêtes solaires soient rares, elles apparaissent néanmoins récurrentes et reflètent la nature un peu instable de notre étoile, contre laquelle nous ne pouvons rien faire...


Source

Multiradionuclide evidence for an extreme solar proton event around 2,610 B.P. (∼660 BC)
Paschal O’Hare et al. 
Proceedings of the National Academy of Science (March 11, 2019)


Illustrations

1) Vue d'artiste d'une tempête solaire (NASA)

2) Evolution de la concentration en radioisotopes (Paschal O’Hare et al., PNAS)