Un phénomène électrique méconnu influence profondément notre atmosphère. Ce champ, appelé champ électrique ambipolaire, a enfin été mesuré par des scientifiques.
Grâce à une fusée de la NASA, l'existence de ce champ a été confirmée, révélant son rôle clé dans l'échappement de l'atmosphère au-dessus des pôles.
Le Pôle Nord géographique vu depuis la mission Endurance à une altitude de 477 miles (768 kilomètres) au-dessus de l'Arctique. Les faibles traînées rouges et vertes en haut de l'image sont des artefacts de la lentille. Crédit: NASA
Découvert à l'aide de la mission Endurance, ce champ électrique pourrait être aussi fondamental que la gravité ou le magnétisme pour notre planète. Il influence directement l'échappement de l'atmosphère terrestre au-dessus des pôles. Ce mécanisme permettrait de mieux comprendre l'évolution de notre ionosphère.
Depuis les années 1960, les scientifiques soupçonnaient l'existence d'un tel champ. Ils observaient un mystérieux "vent polaire", un flux de particules quittant l'atmosphère terrestre, sans chaleur apparente, à des vitesses supersoniques. Pour en expliquer l'origine, un champ électrique faible, mais étendu, fut hypothétiquement proposé.
Les tentatives de détection de ce champ étaient, jusqu'alors, impossibles avec les instruments disponibles. Ce n'est qu'en 2016 que l'équipe de Glyn Collinson, au Centre spatial Goddard de la NASA, a mis au point un dispositif capable de détecter ce champ.
Le 11 mai 2022, la mission Endurance a été lancée depuis le Svalbard, un archipel norvégien proche du Pôle Nord. À son apogée de 768 kilomètres, elle a capturé une différence de potentiel de seulement 0,55 volt. Ce faible champ est néanmoins suffisant pour expliquer le vent polaire.
Les ions d'hydrogène, les plus légers et abondants dans ce vent, sont propulsés à des vitesses supersoniques, défiant la gravité terrestre. Ce champ augmente également la densité de l'ionosphère bien au-delà de ce qu'elle serait sans lui.
Ces découvertes ouvrent de nouvelles voies pour explorer l'évolution atmosphérique non seulement de la Terre mais aussi d'autres planètes. Un champ similaire pourrait exister sur Mars et Vénus, influençant leur atmosphère de façon comparable.
Qu'est-ce que l'ionosphère ?
L'ionosphère est une couche de l'atmosphère terrestre située entre 60 et 1 000 kilomètres d'altitude. Elle est composée de particules ionisées, c'est-à-dire de molécules et d'atomes chargés électriquement. Ces particules sont créées principalement par l'action du rayonnement solaire qui arrache des électrons aux molécules de l'air.
Cette couche joue un rôle crucial dans la transmission des ondes radio, car elle peut réfléchir les signaux, permettant ainsi leur propagation sur de longues distances. De plus, l'ionosphère protège la Terre des radiations solaires nocives en absorbant une partie des rayonnements ultraviolets et X.
L'ionosphère est également le théâtre de phénomènes spectaculaires comme les aurores polaires, qui résultent de l'interaction entre les particules chargées du vent solaire et celles de l'ionosphère, produisant des lumières colorées dans le ciel des régions polaires.