Phan est l'auteur principal d'un article décrivant les résultats qui seront publiés cette semaine dans la revue La nature .

« La turbulence se produit partout dans l'espace :sur le soleil, dans le vent solaire, milieu interstellaire, dynamos, disques d'accrétion autour des étoiles, dans les jets de noyaux galactiques actifs, chocs résiduels de supernova et plus, " a déclaré Michael Shay de l'Université du Delaware, un co-auteur de l'article.

Les champs magnétiques turbulents sont différents

Une reconnexion magnétique standard est observée dans la magnétosphère relativement placide de la Terre, qui est comme un champ de force magnétique qui protège la planète du vent solaire intense. Au sein de cette région, les champs magnétiques ondulants peuvent se croiser, rompre et se reconnecter ; les lignes de champ magnétique réunies se brisent comme un élastique et projettent des atomes ionisés à grande vitesse dans toute la magnétosphère.

Les jets d'ions, des coins d'atomes d'hydrogène ionisés se déplaçant dans des directions opposées, réchauffer les gaz qui entourent la Terre et piloter la météo spatiale. Certaines des particules chargées sont canalisées vers les pôles nord et sud, où ils entrent en collision avec des atomes dans l'atmosphère et créent les aurores.

Le nouveau processus a lieu plus loin de la surface de la Terre, dans une zone turbulente où le vent solaire heurte une onde de choc entourant la Terre et ralentit drastiquement. Deux fois la largeur de la Terre elle-même, cette zone - la magnétogaine - est très turbulente.

"La turbulence dans la magnétogaine contient beaucoup d'énergie magnétique, " a déclaré Phan. " Les gens ont débattu de la façon dont cette énergie est dissipée, et la reconnexion magnétique est l'un des processus possibles."

Phan et ses collègues ont utilisé les données du MMS pour prouver que le nouveau processus de reconnexion magnétique des électrons se produit à plus petite échelle dans les turbulences et crée des jets d'électrons au lieu d'ions. Les électrons se déplacent environ 40 fois plus vite que les ions accélérés par une reconnexion standard.

"Nous avons maintenant la preuve que la reconnexion arrive à dissiper l'énergie turbulente dans la magnétogaine, mais c'est un nouveau type de reconnexion, " dit Shay.

Les champs magnétiques peuvent-ils être trop turbulents pour se reconnecter ?

La reconnexion magnétique a été observée d'innombrables fois dans la magnétosphère mais toujours dans des conditions calmes. Le nouvel événement s'est produit dans la magnétogaine juste à l'extérieur de la limite extérieure de la magnétosphère. Précédemment, les scientifiques ne savaient pas si une reconnexion pouvait s'y produire, parce que le plasma est très chaotique dans cette région, dit Phan.

MMS a trouvé que oui, mais à des échelles beaucoup plus petites que les engins spatiaux précédents pourraient sonder et la théorie le prédirait. Parce qu'il n'implique que des électrons, elle est restée cachée aux scientifiques à la recherche de la signature révélatrice de la reconnexion magnétique standard :les jets d'ions.

"Nous pensons que c'est parce que les électrons sont rapides et légers et peuvent facilement participer, mais les protons lents et lourds ne le peuvent pas, " a déclaré Jonathan Eastwood, conférencier à l'Imperial College de Londres et co-auteur de l'article. "Globalement, ce résultat ouvre de nouveaux domaines de recherche sur la reconnexion turbulente."

Le MMS consiste en quatre engins spatiaux identiques volant dans une pyramide ou une formation tétraédrique pour étudier la reconnexion magnétique autour de la Terre en trois dimensions. Parce que les vaisseaux spatiaux volent incroyablement près les uns des autres, à une distance moyenne de seulement quatre milles et demi, ils sont capables d'observer des phénomènes que personne n'a vus auparavant. Par ailleurs, Les instruments de MMS sont conçus pour capturer des données à des vitesses 100 fois plus rapides que les missions précédentes.

Même si les instruments à bord du MMS sont incroyablement rapides, ils sont encore trop lents pour capturer la reconnexion turbulente en action, ce qui nécessite l'observation d'étroites couches de particules en mouvement rapide projetées par les lignes de champ de recul. Par rapport à la reconnexion standard, dans lequel de larges jets d'ions sortent du site de reconnexion, la reconnexion turbulente éjecte des jets étroits d'électrons de seulement quelques kilomètres de large.

Mais les scientifiques du MMS ont pu tirer parti de la conception d'un instrument, l'enquête sur le plasma rapide, pour créer une technique qui leur a permis de lire entre les lignes et de collecter des points de données supplémentaires afin de résoudre les jets.

"L'événement clé du papier se produit en 45 millisecondes. Ce serait un point de données avec les données régulières, " a déclaré Amy Rager, un étudiant diplômé de l'Université catholique d'Amérique à Washington, D.C., qui a travaillé au Goddard Space Flight Center de la NASA pour développer la technique. "Mais à la place, nous pouvons obtenir six à sept points de données dans cette région avec cette méthode, nous permettant de comprendre ce qui se passe."

Avec la nouvelle méthode, les scientifiques du MMS espèrent pouvoir parcourir les ensembles de données existants pour trouver plus de ces événements, et potentiellement d'autres découvertes inattendues.