Les ceintures de radiation de la Terre, deux régions en forme de beignet de particules chargées encerclant notre planète, ont été découverts il y a plus de 50 ans, mais leur comportement n'est pas encore complètement compris. Maintenant, de nouvelles observations de la mission Van Allen Probes de la NASA montrent que le plus rapide, les électrons les plus énergétiques de la ceinture de rayonnement interne ne sont pas présents aussi souvent qu'on le pensait auparavant. Les résultats sont présentés dans un article du Journal de recherche géophysique et montrent qu'il n'y a généralement pas autant de rayonnement dans la ceinture intérieure qu'on le supposait auparavant, une bonne nouvelle pour les engins spatiaux volant dans la région.

Les missions spatiales passées n'ont pas été en mesure de distinguer les électrons des protons de haute énergie dans la ceinture de rayonnement interne. Mais en utilisant un instrument spécial, le spectromètre magnétique d'électrons et d'ions - MagEIS - sur les sondes de Van Allen, les scientifiques ont pu examiner les particules séparément pour la première fois. Ce qu'ils ont trouvé était surprenant - il n'y a généralement aucun de ces électrons ultra-rapides, appelés électrons relativistes, dans la ceinture intérieure, contrairement à ce que les scientifiques attendaient.

"Nous savons depuis longtemps qu'il y a ces protons vraiment énergétiques là-dedans, qui peuvent contaminer les mesures, mais nous n'avons jamais eu un bon moyen de les supprimer des mesures jusqu'à présent, " dit Seth Claudepierre, auteur principal et scientifique Van Allen Probes à l'Aerospace Corporation à El Segundo, Californie.

Des deux ceintures de radiation, les scientifiques ont depuis longtemps compris que la ceinture extérieure était la plus bruyante. Lors d'orages géomagnétiques intenses, lorsque des particules chargées du soleil se précipitent à travers le système solaire, la ceinture de rayonnement externe vibre de façon spectaculaire, croissant et rétrécissant en réponse à la pression des particules solaires et du champ magnétique. Pendant ce temps, la ceinture intérieure maintient une position stable au-dessus de la surface de la Terre. Les nouveaux résultats, cependant, montrent que la composition de la ceinture intérieure n'est pas aussi constante que les scientifiques l'avaient supposé.

Ordinairement, la ceinture intérieure est composée de protons de haute énergie et d'électrons de basse énergie. Cependant, après une très forte tempête géomagnétique en juin 2015, des électrons relativistes ont été poussés profondément dans la ceinture intérieure.

Les résultats étaient visibles en raison de la façon dont MagEIS a été conçu. L'instrument crée son propre champ magnétique interne, ce qui lui permet de trier les particules en fonction de leur charge et de leur énergie. En séparant les électrons des protons, les scientifiques pouvaient comprendre quelles particules contribuaient à la population de particules dans la ceinture intérieure.

"Lorsque nous traitons soigneusement les données et éliminons la contamination, nous pouvons voir des choses que nous n'avons jamais pu voir auparavant, ", a déclaré Claudepierre. "Ces résultats changent totalement la façon dont nous pensons à la ceinture de rayonnement à ces énergies."

Étant donné la rareté des tempêtes, qui peut injecter des électrons relativistes dans la ceinture intérieure, les scientifiques comprennent maintenant qu'il y a généralement des niveaux de rayonnement plus faibles là-bas, un résultat qui a des implications pour les engins spatiaux volant dans la région. Savoir exactement quelle quantité de rayonnement est présente peut permettre aux scientifiques et aux ingénieurs de concevoir des satellites plus légers et moins chers, adaptés pour résister aux niveaux de rayonnement moins intenses qu'ils rencontreront.

En plus de fournir une nouvelle perspective sur la conception des engins spatiaux, les résultats ouvrent un nouveau domaine pour les scientifiques à étudier ensuite.

"Cela ouvre la possibilité de faire de la science qui n'était pas possible auparavant, " dit Shri Kanekal, Van Allen Probes scientifique adjoint de mission au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, pas impliqué dans l'étude. "Par exemple, nous pouvons maintenant étudier dans quelles circonstances ces électrons pénètrent dans la région intérieure et voir si des orages géomagnétiques plus intenses donnent des électrons plus intenses ou plus énergétiques. »