A un million de kilomètres de la Terre, une caméra de la NASA capture des éclairs de lumière inattendus se reflétant sur notre planète. L'instrument orienté vers la maison sur l'observatoire climatique de l'espace lointain de la NOAA, ou DSCOVR, lancé en 2015, capturé des centaines de ces flashs en l'espace d'un an. Comme l'ont écrit des observateurs avertis de l'extérieur de la NASA, s'interrogeant sur la source de ces lumières, les scientifiques ont déchiffré la cause minuscule des grands reflets :haute altitude, cristaux de glace orientés horizontalement.

L'instrument EPIC (Earth Polychromatic Imaging Camera) de la NASA à bord du DSCOVR prend des images presque toutes les heures de la planète ensoleillée depuis son emplacement entre la Terre et le soleil. Alexandre Marshak, Scientifique adjoint du projet DSCOVR au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, a remarqué pour la première fois des éclairs lumineux apparaissant occasionnellement au-dessus des océans alors qu'il regardait les images EPIC de ce jour-là.

Enquêter sur les flashs, Marshak et ses collègues ont découvert que des réflexions similaires de notre point bleu pâle ont attiré l'attention de l'astronome Carl Sagan en 1993. Sagan regardait des images prises par le vaisseau spatial Galileo, qui a été lancée en 1989 pour étudier Jupiter et ses lunes. Pendant une si son assistance gravitationnelle tourne autour de la Terre, Galilée a tourné ses instruments sur cette planète et collecté des données. Sagan et ses collègues ont utilisé cela pour tester une question clé :si les engins spatiaux pouvaient détecter des signatures de vie à distance.

"De grandes étendues d'océan bleu et des côtes apparentes sont présentes, et un examen attentif des images montre une région de réflexion [en miroir] dans l'océan mais pas sur terre, " ont-ils écrit à propos des reflets.

Les éclairs de lumière réfléchis par les océans - comme ceux référencés par Sagan - pourraient avoir une explication simple, Marshak a dit :La lumière du soleil frappe une partie lisse d'un océan ou d'un lac, et réfléchit directement vers le capteur, comme prendre une photo au flash dans un miroir.

Mais lorsque les scientifiques ont examiné à nouveau les images de Galileo, ils ont vu quelque chose que Sagan et ses collègues ont apparemment manqué :des éclairs lumineux au-dessus de la terre également. Et ces flashs sont également apparus dans les images EPIC. En tant que contact répertorié sur le site Web qui publie toutes les images EPIC, Marshak a commencé à recevoir des e-mails de personnes curieuses de savoir ce qu'étaient les flashs.

"Nous avons également trouvé pas mal d'éclairs très brillants au-dessus de la terre, " dit-il. "Quand je l'ai vu pour la première fois, j'ai pensé qu'il y avait peut-être de l'eau là-bas, ou un lac sur lequel le soleil se reflète. Mais le reflet est assez grand, donc ce n'était pas ça."

Au lieu, lui et ses collègues Tamas Varnai de l'Université du Maryland, Comté de Baltimore, et Alexander Kostinski de l'Université technologique du Michigan, pensé à l'eau ailleurs dans le système terrestre :des particules de glace hautes dans l'atmosphère. Les scientifiques ont mené une série d'expériences, détaillé dans un nouvel article publié dans Lettres de recherche géophysique , pour confirmer la cause des flashs distants.

D'abord, les chercheurs ont catalogué tous les reflets potentiels de la lumière solaire au-dessus de la terre dans les images de la caméra EPIC. Les flashs apparaissent en trois couleurs distinctes car l'appareil photo prend le rouge, images vertes et bleues espacées de plusieurs minutes. Dans tout, les scientifiques ont trouvé 866 sursauts entre le lancement de DSCOVR en juin 2015 et août 2016.

Les scientifiques ont estimé que si ces 866 flashs étaient causés par la lumière solaire réfléchie, ils seraient limités à certains points du globe - des points où l'angle entre le soleil et la Terre est le même que l'angle entre l'engin spatial et la Terre, permettant au vaisseau spatial de capter la lumière réfléchie. Lorsqu'ils ont tracé les emplacements des reflets avec l'endroit où ces angles correspondraient, étant donné l'inclinaison de la Terre et l'emplacement du vaisseau spatial, les deux correspondaient.

Cela a permis de confirmer qu'il ne s'agissait pas de quelque chose comme la foudre causant les éclairs, Marshak a déclaré:"La foudre ne se soucie pas du soleil et de l'emplacement d'EPIC." Les chercheurs ont également tracé des angles pour déterminer que la lumière se réfléchissait sur des particules de glace flottant dans l'air presque horizontalement.

Une autre caractéristique des données EPIC a permis de confirmer que les flashs provenaient d'une haute altitude, pas simplement de l'eau sur le sol. Deux canaux sur l'instrument sont conçus pour mesurer la hauteur des nuages, et quand les scientifiques sont allés aux données, ils ont trouvé de hauts cirrus, 3 à 5 miles (5 à 8 kilomètres) où se trouvaient les reflets.

"La source des éclairs n'est certainement pas au sol. C'est définitivement de la glace, et très probablement la réflexion solaire sur des particules orientées horizontalement, " dit Marshak.

Détecter des reflets comme celui-ci de beaucoup plus loin que dans ce cas pourrait être utilisé par d'autres engins spatiaux pour étudier les exoplanètes, il a dit. En tant que scientifique de la Terre, cependant, Marshak étudie maintenant la fréquence de ces particules de glace horizontales, et si elles sont assez courantes pour avoir un impact mesurable sur la quantité de lumière solaire qui traverse l'atmosphère. Si c'est le cas, c'est une caractéristique qui pourrait être incorporée dans les modèles informatiques de la quantité de chaleur qui atteint et quitte la Terre.

La mission DSCOVR est un partenariat entre la NASA, la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) et l'U.S. Air Force, avec l'objectif principal de maintenir les capacités de surveillance du vent solaire en temps réel de la nation, qui sont essentiels à la précision et au délai d'exécution des alertes et prévisions météorologiques spatiales de la NOAA.