La pluie d'électrons rebondissant sur la magnétosphère terrestre, communément appelées aurores boréales, a été directement observé pour la première fois par une équipe internationale de scientifiques. Alors que la cause de ces aurores colorées a longtemps été supposée, les chercheurs n'avaient jamais observé directement le mécanisme sous-jacent jusqu'à présent. Les résultats ont été publiés dans La nature .

Le spectacle des aurores boréales est un spectacle fantastique largement considéré comme l'une des grandes merveilles naturelles du monde. Parmi une variété d'aurores, les taches aurorales pulsantes apparaissant à l'aube sont fréquentes, mais les mécanismes physiques entraînant cette pulsation aurorale n'ont jamais été vérifiés par l'observation.

Avec un nouveau satellite emportant des outils de mesure avancés, les chercheurs ont maintenant identifié que ce phénomène est causé par l'interaction difficile à détecter entre les électrons et les ondes plasma. Cette interaction a lieu dans la magnétosphère terrestre, la région entourant la Terre dans laquelle le comportement des particules électriques est généralement régi par le champ magnétique de la planète.

"Les sous-orages auroraux sont causés par la reconfiguration globale de la magnétosphère, qui libère l'énergie éolienne solaire stockée, " écrit Satoshi Kasahara, professeur associé à l'Université de Tokyo au Japon, l'auteur principal de l'article. "Ils se caractérisent par un éclaircissement auroral du crépuscule à minuit, suivi de mouvements violents d'arcs auroraux distincts qui finissent par se briser, et émergent comme diffus, plaques aurorales palpitantes à l'aube."

La reconfiguration globale conduit souvent un type spécifique d'onde plasma appelée ondes chorus à faire pleuvoir des électrons dans la haute atmosphère. Cela stabilise le système, et dégage une lumière colorée lorsque les électrons tombent. Cependant, les scientifiques se sont demandé si les ondes de chorus étaient suffisamment puissantes pour exciter les électrons au point de créer des aurores.

"Pour la première fois, nous avons observé directement la diffusion des électrons par les ondes chorus générant des précipitations de particules dans l'atmosphère terrestre, " dit Kasahara. " Le flux d'électrons qui précipitait était suffisamment intense pour générer des aurores pulsées. "

Les scientifiques ne pouvaient pas voir cette preuve directe de la diffusion des électrons auparavant, car les capteurs d'électrons typiques ne peuvent pas distinguer les électrons précipitants des autres. Kasahara et son équipe ont conçu un capteur d'électrons spécialisé qui a détecté les interactions précises des électrons auroraux entraînés par les ondes de chorus. Le capteur était à bord du satellite Exploration of Energization and Radiation in Geospace (ERG), également connu sous le nom de vaisseau spatial Arase, lancé par l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale.

Les scientifiques prévoient de poursuivre cette ligne de recherche plus loin. "En analysant de manière plus complète les données collectées par le vaisseau spatial ERG, nous révélerons la variabilité et d'autres détails de la physique des plasmas et des phénomènes atmosphériques qui en résultent, comme les aurores, " dit Kasahara.