L'étendue de la géocouronne terrestre. Là où l'atmosphère terrestre se confond avec l'espace extra-atmosphérique, il y a un nuage d'atomes d'hydrogène appelé la géocouronne. Remarque :l'illustration n'est pas à l'échelle. Crédit :ESA
La couche gazeuse qui enveloppe la Terre atteint jusqu'à 630, à 000 kilomètres, soit 50 fois le diamètre de notre planète, selon une nouvelle étude basée sur les observations de l'Observatoire solaire et héliosphérique ESA/NASA, SOHO, et publié dans AGU's Journal de recherche géophysique :physique de l'espace.
"La lune vole dans l'atmosphère terrestre, " dit Igor Baliukin de l'Institut de recherche spatiale de Russie, auteur principal de l'article présentant les résultats. "Nous n'en étions pas conscients avant de dépoussiérer les observations faites il y a plus de deux décennies par le vaisseau spatial SOHO."
Là où notre atmosphère se confond avec l'espace, il y a un nuage d'atomes d'hydrogène appelé la géocouronne. L'un des instruments du vaisseau spatial, CYGNE, a utilisé ses capteurs sensibles pour tracer la signature de l'hydrogène et détecter avec précision à quelle distance se trouvent les limites de la géocouronne. Ces observations ne pouvaient se faire qu'à certaines périodes de l'année, lorsque la Terre et sa géocouronne sont apparues pour SWAN.
Pour les planètes avec de l'hydrogène dans leurs exosphères, la vapeur d'eau est souvent vue plus près de leur surface. C'est le cas de la Terre, Mars et Vénus.
"C'est particulièrement intéressant lorsque l'on recherche des planètes avec des réservoirs potentiels d'eau au-delà de notre système solaire, " explique Jean-Loup Bertaux, co-auteur et ancien chercheur principal de SWAN.
Le premier télescope sur la lune, placé par les astronautes d'Apollo 16 en 1972, capturé une image évocatrice de la géocouronne entourant la Terre et brillant sous la lumière ultraviolette.
"À ce moment-là, les astronautes sur la surface lunaire ne savaient pas qu'ils étaient en fait incrustés dans la périphérie de la géocouronne, " dit Jean-Loup.
La géocouronne terrestre depuis la lune. La Terre et son enveloppe d'hydrogène, ou géocouronne, vu de la lune. Cette photo ultraviolette a été prise en 1972 avec une caméra opérée par les astronautes d'Apollo 16 sur la Lune. Crédit :NASA
Nuage d'hydrogène
Le soleil interagit avec les atomes d'hydrogène à travers une longueur d'onde particulière de lumière ultraviolette appelée Lyman-alpha, que les atomes peuvent à la fois absorber et émettre. Étant donné que ce type de lumière est absorbé par l'atmosphère terrestre, il ne peut être observé que de l'espace.
Grâce à sa cellule d'absorption d'hydrogène, l'instrument SWAN pourrait mesurer sélectivement la lumière Lyman-alpha de la géocouronne et éliminer les atomes d'hydrogène plus loin dans l'espace interplanétaire.
La nouvelle étude a révélé que la lumière du soleil comprime les atomes d'hydrogène dans la géocouronne du côté de la Terre, et produit également une région de densité améliorée du côté nuit. La région diurne plus dense de l'hydrogène est encore assez clairsemée, avec seulement 70 atomes par centimètre cube à 60, 000 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, et environ 0,2 atome à la distance de la lune.
"Sur Terre, nous l'appellerions le vide, donc cette source supplémentaire d'hydrogène n'est pas assez importante pour faciliter l'exploration spatiale, " dit Igor. La bonne nouvelle est que ces particules ne représentent aucune menace pour les voyageurs de l'espace lors de futures missions en équipage en orbite autour de la Lune.
"Il y a aussi le rayonnement ultraviolet associé à la géocouronne, car les atomes d'hydrogène diffusent la lumière du soleil dans toutes les directions, mais l'impact sur les astronautes en orbite lunaire serait négligeable par rapport à la principale source de rayonnement - le soleil, " dit Jean-Loup Bertaux.
Du côté négatif, la géocouronne terrestre pourrait interférer avec les futures observations astronomiques effectuées au voisinage de la lune.
Observation SOHO de la géocouronne. L'intensité de l'émission d'atomes d'hydrogène dans la partie la plus externe de l'atmosphère terrestre, la géocouronne, mesurée par l'instrument SWAN à bord de l'Observatoire solaire et héliosphérique de l'ESA/NASA, SOHO. La faible intensité est indiquée en bleu, haute intensité en rouge. Les données ont révélé que la géocouronne s'étend bien au-delà de l'orbite de la Lune, atteignant jusqu'à 630, 000 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, soit 50 fois le diamètre de notre planète. La Terre est située au centre de la zone blanche, trop petit pour être visible à cette échelle; l'étendue de l'orbite de la Lune autour de la Terre est indiquée par une ellipse en pointillés pour référence. Crédit :ESA/NASA/SOHO/SWAN; I. Baliukin et al (2019)
"Les télescopes spatiaux observant le ciel dans les longueurs d'onde ultraviolettes pour étudier la composition chimique des étoiles et des galaxies devraient en tenir compte, " ajoute Jean-Loup.
Le pouvoir des archives
Lancé en décembre 1995, l'observatoire spatial SOHO étudie le soleil, de son noyau profond à la couronne extérieure et au vent solaire, depuis plus de deux décennies. Le satellite orbite autour du premier point de Lagrange (L1), à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre vers le Soleil.
Cet emplacement est un bon point de vue pour observer la géocouronne de l'extérieur. L'instrument SWAN de SOHO a photographié la Terre et son atmosphère étendue à trois reprises entre 1996 et 1998.
L'équipe de recherche de Jean-Loup et Igor en Russie a décidé de récupérer cet ensemble de données des archives pour une analyse plus approfondie. Ces vues uniques de l'ensemble de la géocouronne vue de SOHO jettent désormais un nouvel éclairage sur l'atmosphère terrestre.
« Les données archivées il y a de nombreuses années peuvent souvent être exploitées pour de nouvelles sciences, " dit Bernhard Fleck, Scientifique du projet ESA SOHO. "Cette découverte met en évidence la valeur des données collectées il y a plus de 20 ans et les performances exceptionnelles de SOHO."
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), une communauté de blogs sur les sciences de la Terre et de l'espace, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.
