Marée cachée dans «l’océan plasma» magnétosphérique de la Terre révélée dans une nouvelle étude

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La lune exerce une force de marée jusque-là inconnue sur « l’océan de plasma » entourant la haute atmosphère terrestre, créant des fluctuations similaires aux marées dans les océans, selon une nouvelle étude.

Dans l’étude, publiée le 26 janvier dans le journal Physique naturelle (s’ouvre dans un nouvel onglet)les scientifiques ont utilisé plus de 40 ans de données recueillies par des satellites pour suivre les changements infimes de la forme de la plasmasphère, la région intérieure de Terrequi protège notre planète des tempêtes solaires et d’autres types de particules à haute énergie.

La plasmasphère est une goutte d’eau froide en forme de beignet plasma qui se trouve au-dessus des lignes de champ magnétique terrestre, juste au-dessus de l’ionosphère, la partie électriquement chargée de la haute atmosphère. Le plasma, ou gaz ionisé, dans la plasmasphère est plus dense que le plasma dans les régions extérieures de la magnétosphère, ce qui le fait couler au fond de la magnétosphère. La frontière entre ce plasma dense et le reste de la magnétosphère est connue sous le nom de plasmapause.

« Compte tenu de ses propriétés de plasma froid et dense, la plasmasphère peut être considérée comme un » océan de plasma « et la plasmapause représente la » surface « de cet océan », ont écrit les chercheurs dans l’article. L’attraction gravitationnelle de la lune peut déformer cet « océan », faisant monter et descendre sa surface comme les marées océaniques.

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La lune est déjà connue pour exercer des forces de marée sur les océans, la croûte terrestre, le champ géomagnétique proche du sol et le gaz dans la basse atmosphère. Cependant, jusqu’à présent, personne n’avait testé pour voir s’il y avait un effet de marée sur la plasmasphère.

Pour étudier cette question, les chercheurs ont analysé les données de plus de 50 000 traversées de la plasmasphère par des satellites appartenant à 10 missions scientifiques, dont la mission Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS) de la NASA. Les capteurs des satellites sont capables de détecter des changements infimes dans les concentrations de plasma, ce qui a permis à l’équipe de cartographier la limite exacte de la plasmapause avec plus de détails que jamais auparavant.

Les traversées de satellites ont eu lieu entre 1977 et 2015, et pendant cette période, il y a eu quatre cycles solaires complets. Ces informations ont permis à l’équipe de prendre en compte le rôle de l’activité solaire sur la magnétosphère terrestre. Une fois l’influence du soleil prise en compte, il est devenu clair que les fluctuations de la forme de la plasmapause suivaient des schémas quotidiens et mensuels très similaires aux marées de l’océan, indiquant que la lune était la cause la plus probable des marées de plasma.

Les chercheurs ne savent pas exactement comment la lune provoque les marées de plasma, mais leur meilleure estimation actuelle est que la gravité de la lune provoque des perturbations dans le champ électromagnétique de la Terre. Mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour le dire avec certitude.

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L’équipe pense que cette interaction auparavant inconnue entre la Terre et la Lune pourrait aider les chercheurs à comprendre plus en détail d’autres parties de la magnétosphère, telles que les ceintures de rayonnement de Van Allen, qui capturent des particules hautement énergétiques du vent solaire et les emprisonnent dans la magnétosphère externe.

« Nous soupçonnons que la marée de plasma observée peut affecter subtilement la distribution des particules énergétiques de la ceinture de rayonnement, qui constituent un danger bien connu pour les infrastructures spatiales et les activités humaines dans l’espace », ont écrit les chercheurs. Une meilleure compréhension des marées pourrait donc contribuer à améliorer le travail dans ces zones, ont-ils ajouté.

Les chercheurs veulent également voir si le plasma dans les magnétosphères d’autres planètes est influencé par les lunes de ces planètes. « Ces découvertes peuvent avoir des implications pour les interactions de marée dans d’autres systèmes célestes à deux corps », ont-ils écrit.