Les scientifiques savent depuis un certain temps que l'atmosphère terrestre perd plusieurs centaines de tonnes d'oxygène chaque jour. Ils comprennent comment cette perte d'oxygène se produit du côté nuit de la Terre, mais ils ne savent pas comment cela se produit du côté jour. Ils savent cependant une chose; ils se produisent pendant les aurores.
Selon un communiqué de presse de l'Observatoire de la Terre de la NASA, il n'y a pas deux événements de sortie d'oxygène identiques, ce qui rend leur compréhension difficile. Ils appellent les événements des «fontaines de gaz» qui s'échappent de la Terre pendant l'activité aurorale, et l'Observatoire de la Terre a pour mission de les comprendre.
La mission fait partie du programme de l'Observatoire de la Terre de la NASA appelé VISIONS-2 (Visualizing Ion Outflow via Neutral Atom Sensing-2), et elle nécessite certaines conditions. Il se déroule à Ny Alesund, Svalbard, Norvège pour une bonne raison. C’est l’établissement civil le plus au nord toute l’année dans le monde. Il a un port libre de glace toute l'année et une installation de lancement de fusée moderne. Il n'y a pas non plus de soleil dans la nuit d'hiver ici pour interférer avec l'étude des aurores.
Mais il y a autre chose qui en fait le cadre idéal pour la mission VISIONS-2. Chaque matin, Ny Alesund passe sous un point faible de la bulle magnétique terrestre. Le point faible est comme un entonnoir qui canalise le vent solaire féroce dans notre haute atmosphère. Cela provoque des expositions aurorales et fait bouillir les gaz de notre atmosphère dans le vide de l'espace dans une fontaine aurorale.
Récemment, des chercheurs de VISIONS-2 ont lancé deux fusées-sondes pour enquêter sur la perte d'oxygène pendant les aurores. Les fusées-sondes sont de petites fusées ciblées qui peuvent être lancées rapidement. Dans ce cas, les deux roquettes étaient chargées de caméras et d'autres instruments et préparées pour le lancement.
L'équipe de lancement doit être très patiente. Mais bien sûr, ils ont la technologie de leur côté. Ils n'ont pas à attendre de voir l'aurore, ils ont signalé une aurore grâce au satellite DSCOVR (Deep Space Climate Observatory).
DSCOVR est l’observatoire du vent solaire de la NOAA. Il se trouve au point LaGrange entre la Terre et le Soleil et indique à l'équipe VISIONS-2 quand le vent solaire est suffisamment puissant et orienté dans le bon sens pour provoquer des aurores. Au mieux, l'équipe reçoit environ une heure d'avertissement.
Même avec un avertissement avancé, l'équipe est prudente. Si le vent solaire s'avère trop faible, ils auront gâché le lancement. Si les conditions de vent terrestre dans l'atmosphère terrestre sont trop fortes, c'est aussi un problème. Les roquettes ne sont pas guidées, elles doivent donc être orientées avant le lancement pour tenir compte des vents. Heureusement, l'équipe a un autre outil à sa disposition, des ballons météo lancés toutes les 30 minutes, au besoin, pour tester le vent.
«Nous avons eu une expérience incroyable en construisant ces charges utiles très complexes et capables…» - Doug Rowland, chercheur principal, Goddard Space Flight Center de la NASA.
Les roquettes ont été mises en scène à Ny-Ålesund, Svalbard (Norvège), et les chercheurs ont attendu une aurore avant de lancer la paire. Le 7 décembre 2018, les chercheurs ont lancé les deux fusées lors d'une aurore. La photo ci-dessous est une longue exposition des roquettes, qui capture les deux lancements même s'ils se sont produits à quelques minutes d'intervalle.
La mission a utilisé une paire de fusées pour pouvoir utiliser un mélange d'instruments différents dans chacune. Certains instruments nécessitaient une plate-forme tournante et d'autres non. Une paire de fusées lancées à quelques minutes d'intervalle a également permis à des instruments similaires de prendre des mesures au fil du temps. L'image ci-dessus montre les allumages et les burnouts de la première étape des deux fusées, alors qu'elles étaient envoyées en mission pour étudier la perte d'oxygène dans l'atmosphère terrestre.
"Nous avons eu une expérience incroyable en construisant ces charges utiles très complexes et capables, en les intégrant et en les testant à Wallops, puis en les amenant sur le terrain", a déclaré Doug Rowland, chercheur principal pour la mission et physicien spatial au Goddard Space Flight Center de la NASA. «Le lancement a été un moment très émouvant, d'autant plus que nous avons vu que tous les instruments avaient bien fonctionné et que les conditions scientifiques étaient bonnes.»
Après le lancement, il y a dix minutes pour que la fusée fasse son travail dans la fontaine atmosphérique. Les caméras d'imagerie à atomes neutres construisent une image de la fontaine de l'intérieur et de l'extérieur. La caméra aurorale documente l'aurore elle-même, sa température, son intensité et sa hauteur. Si tout se passe bien, l'équipe de recherche est récompensée par un «mur de science».
Le lancement du 7 décembre semble avoir réussi. Un examen précoce des données montre que les instruments fonctionnaient correctement et renvoyaient les données prévues. "Je crois que nous avons vu la" fontaine atmosphérique "", a déclaré Rowland. Les données doivent encore être analysées et mises à l'échelle, "mais nous pouvons en avoir des preuves sous plusieurs angles."
La Terre, évidemment, est une planète dynamique, vivante et active. Il se passe beaucoup de choses ici. Le projet VISIONS-2 est conçu non seulement pour nous aider à mieux comprendre notre propre planète, mais aussi d'autres planètes. Quelles planètes sont habitables? Pourquoi certains sont-ils si désolés? Comment une planète comme Mars, qui avait autrefois une atmosphère, l'a-t-elle perdue?
L'atmosphère de la Terre ne disparaîtra pas de sitôt. Pas avant que le soleil ne devienne géant rouge dans environ 5 milliards d'années, de toute façon. À ce moment lointain, le Soleil en expansion fera bouillir notre atmosphère comme rien. Ensuite, nous avons terminé.
La quantité d'oxygène (et d'hydrogène) perdue de l'atmosphère terrestre au cours de ces aurores est minuscule. Plusieurs centaines de tonnes par jour peuvent sembler beaucoup, mais ce n’est pas le cas. Dans tous les cas, la photosynthèse permet de restaurer l'oxygène. C'est encore une pièce importante du puzzle pour comprendre comment les choses fonctionnent, et quels sont les détails de la relation entre la Terre et son étoile.
- Communiqué de presse: Vers une cartographie de la fuite de l'atmosphère de la Terre
- Observatoire de la Terre sur le terrain: Embuscade de l'aurore
- DSCOVR: Observatoire du climat de l'espace profond
- Cornell University Ask and Astronomer: Combien de météorites frappent la Terre chaque année?
