Un ingrédient essentiel pour les aurores existe beaucoup plus haut dans l'espace qu'on ne le pensait auparavant, selon de nouvelles recherches dans la revue Rapports scientifiques . Les lumières éblouissantes du ciel nocturne polaire nécessitent un accélérateur électrique pour propulser les particules chargées dans l'atmosphère. Des scientifiques de l'Université de Nagoya et des collègues au Japon, Taïwan et les États-Unis ont découvert qu'il existe au-delà de 30, 000 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre - offrant un aperçu non seulement de la Terre, mais aussi d'autres planètes.

L'histoire de la formation des aurores commence avec un plasma supersonique propulsé du soleil dans l'espace à grande vitesse, particules chargées. Lorsque ces particules chargées se rapprochent de la Terre, ils sont déviés et canalisés en flux le long des lignes de champ magnétique de la planète, s'écoulant finalement vers les pôles.

"La plupart des électrons de la magnétosphère n'atteignent pas la partie de la haute atmosphère appelée ionosphère, car ils sont repoussés par le champ magnétique terrestre, " explique Shun Imajo de l'Institute for Space-Terre Environmental Research de l'Université de Nagoya, le premier auteur de l'étude.

Mais certaines particules reçoivent un regain d'énergie, les accélérant dans la haute atmosphère terrestre où ils entrent en collision et excitent les atomes d'oxygène et d'azote à une altitude d'environ 100 kilomètres. Lorsque ces atomes se relâchent de leur état d'excitation, ils émettent les lumières aurorales. Toujours, de nombreux détails sur ce processus restent un mystère.

"Nous ne connaissons pas tous les détails sur la façon dont le champ électrique qui accélère les électrons dans l'ionosphère est généré ni même à quelle hauteur il se trouve au-dessus de la Terre, " dit Imajo.

Les scientifiques avaient supposé que l'accélération des électrons se produisait à des altitudes comprises entre 1, 000 et 20, 000 kilomètres au-dessus de la Terre. Cette nouvelle recherche a révélé que la région d'accélération s'étend au-delà de 30, 000 kilomètres.

"Notre étude montre que le champ électrique qui accélère les particules aurorales peut exister à n'importe quelle hauteur le long d'une ligne de champ magnétique et ne se limite pas à la région de transition entre l'ionosphère et la magnétosphère à plusieurs milliers de kilomètres, " dit Imajo. "Cela suggère que des mécanismes magnétosphériques inconnus sont en jeu."

L'équipe est parvenue à cette conclusion en examinant les données d'imageurs au sol aux États-Unis et au Canada et du détecteur d'électrons sur Arase, un satellite japonais étudiant une ceinture de radiations dans la magnétosphère interne de la Terre. Les données ont été prises à partir du 15 septembre 2017, lorsque Arase avait environ 30 ans, 000 kilomètres d'altitude et situé dans un mince arc auroral actif pendant plusieurs minutes. L'équipe a pu mesurer les mouvements ascendants et descendants des électrons et des protons, trouver finalement la région d'accélération des électrons a commencé au-dessus du satellite et s'est étendu au-dessous de lui.

Pour approfondir l'étude de cette région d'accélération dite à très haute altitude, l'équipe vise ensuite à analyser les données de plusieurs événements d'aurore, comparer les observations à haute et basse altitude, et effectuer des simulations numériques de potentiel électrique.

"Comprendre comment ce champ électrique va combler les lacunes pour comprendre l'émission des aurores et le transport des électrons sur Terre et sur d'autres planètes, dont Jupiter et Saturne, " dit Imajo.