Les scientifiques étudient l'environnement proche de la Terre depuis près d'un siècle, mais de nombreux mystères, comme celui de l'origine et de l'énergie des particules énergétiques qui envahissent la zone, demeurent. Dans un nouveau type d'étude collaborative, les scientifiques ont combiné les données de 16 vaisseaux spatiaux distincts de la NASA et du Laboratoire national de Los Alamos (LANL) pour comprendre comment se produit un phénomène de particules dans l'environnement magnétique autour de la Terre. Ces événements, appelés sous-orages, peut provoquer des aurores, perturber les communications GPS et, à leur plus intense, endommager les réseaux électriques.
Pour avoir une image globale, les scientifiques ont utilisé les données de quatre missions individuelles de la NASA :la mission Magnetospheric Multiscale, Mission Van Allen Sondes, Géotail, et l'histoire temporelle des événements et des interactions à l'échelle macro lors de la mission Substorms, ainsi que le vaisseau spatial LANL-GEO. Cette recherche montre comment les missions héliophysiques de la NASA, l'héliophysique étant l'étude de la nature des particules chargées et de l'énergie dans l'espace, ainsi que la façon dont ils sont affectés par le Soleil—peuvent travailler ensemble.
Les scientifiques ont choisi un événement pendant une période calme dans l'environnement spatial proche de la Terre, ce qu'ils supposaient fournirait un cas simple qui serait facile à modéliser. Ce qu'ils trouvèrent prouva le contraire.
"Même pour ce petit événement, c'est extrêmement complexe, " dit Drew Turner, chercheur à The Aerospace Corporation à El Segundo, Californie. "Ce que cela montre, c'est que nous n'avons pas encore une bonne image globale de ce qui se passe pendant les petits sous-orages, encore moins pendant les gros whoppers."
Les données de chaque mission individuelle ne peuvent fournir qu'un instantané de l'environnement à un endroit et à un moment précis. Bien que cela permette aux scientifiques de comprendre en détail certains phénomènes du plasma spatial, il est difficile d'obtenir une image complète de l'origine des particules et de leur destination. Cependant, en combinant des ensembles de données provenant d'engins spatiaux situés dans des endroits répartis autour de la Terre, Turner et son équipe ont pu répondre à des questions générales sur le mouvement des particules.
"Chaque vaisseau spatial joue un rôle unique, " a déclaré Turner. " Alors que nous avançons et continuons à façonner l'avenir de la physique magnétosphérique, l'image globale des sous-orages et d'autres phénomènes importants deviendra plus claire à mesure que de plus en plus d'engins spatiaux seront déployés à l'aide de configurations orbitales et d'instruments innovants. »
En plus d'avoir une idée de la complexité du système, les résultats ont également aidé les chercheurs à se renseigner sur la structure des sous-orages.
« Nous considérons souvent les sous-orages comme les « éléments constitutifs » de l'interaction du vent solaire et de la magnétosphère, l'élément fondamental, " a déclaré David Sibeck, Scientifique du projet THEMIS et scientifique de la mission Van Allen Probes au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "C'est l'une des raisons pour lesquelles nous les étudions."
Les chercheurs, à l'aide de magnétomètres au sol, a trouvé une signature de ce qu'on appelle un coin de courant de sous-orage, l'une des principales caractéristiques d'un sous-orage classique. Ce résultat, combiné avec les données de l'engin spatial, a montré qu'il y a une activité autour de la Terre pendant plus d'une heure avant la formation d'un coin, un processus qui a fait l'objet de vifs débats dans le passé. Leurs résultats ont été publiés dans le Journal de recherche géophysique .
Turner et son équipe examinent déjà d'autres événements pour voir si ce qu'ils ont trouvé dans le premier événement est typique des sous-tempêtes. Maintenant que l'une des missions - la mission Magneotspheric Multiscale - est sur une nouvelle orbite qui l'emmène depuis la Terre, l'équipe s'attend à pouvoir voir le point d'origine des événements et, espérons-le, capturer une image complète du début à la fin d'un événement substom.
Les quatre missions de la NASA utilisées dans cette étude font partie de la flotte de missions d'héliophysique de la NASA sous les sondes solaires terrestres de la NASA, Vivre avec les programmes Star et Explorers, qui visent à comprendre les questions fondamentales de la physique des plasmas et l'environnement dynamique Terre-Soleil dans lequel nous vivons.
