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Le phénomène atmosphérique STEVE ne serait pas de nature aurorale

phenomene atmospherique STEVE nature aurorale couv
| NASA GSFC

En 2015, de nombreux témoignages rapportent l’apparition d’un phénomène lumineux dans le ciel, prenant la forme d’un long ruban violet brillant associé à du vert. Nommé « STEVE » et tout d’abord considéré comme une nouvelle forme d’aurore, bien qu’observé en dehors des zones aurorales, les scientifiques remettent en question cette appartenance en 2017. Une nouvelle étude vient conforter cette hypothèse en rejetant un peu plus la possibilité que STEVE soit une forme d’aurore polaire.

STEVE, abréviation de Strong Thermal Emission Velocity Enhancement, est une lueur du ciel qui apparaît au sud des aurores boréales. La principale caractéristique de STEVE est une bande mauve de lumière formée par un flux de plasma s’écoulant vers l’ouest à travers l’atmosphère — un phénomène différent de celui qui donne naissance aux aurores boréales. Mais l’arc violet de STEVE s’accompagne souvent d’une « ribambelle » de rayures vertes verticales. Ce motif ressemble tant aux rideaux verts chatoyants observés dans les aurores boréales que les scientifiques pensaient qu’au moins cette partie de STEVE pouvait être un type d’aurore.

Récemment, des études sur la couleur de ce motif ont jeté le doute sur ses origines. Les aurores boréales se forment lorsque les électrons de la zone magnétique, ou magnétosphère, entourant la Terre, tombent en cascade dans l’atmosphère. Ces électrons font briller l’azote dans l’air en bleu et l’oxygène en vert. Alors que le motif vert de STEVE contient également de l’oxygène brillant, une absence d’émissions d’azote laisse penser que ce motif n’est pas le même genre de phénomène lumineux qu’une aurore.

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Des structures striées n’appartenant pas aux aurores

Désormais, des chercheurs et des observateurs amateurs ont identifié un aspect encore plus inhabituel du motif de STEVE : de petites stries vertes qui dépassent du bas de certaines de ses bandes verticales. La structure de ces stries horizontales ne peut pas être formée par les gerbes d’électrons responsables des aurores, rapportent les chercheurs dans la revue AGU Advances.

« C’est vraiment bizarre, et personne ne sait vraiment ce qui se passe pour le moment », déclare Joshua Semeter, ingénieur à l’Université de Boston. Mais les nouvelles observations suggèrent que ces stries horizontales — et peut-être le motif de couleur similaire — proviennent d’un processus spécifique à STEVE.

stries vertes horizontales STEVE
La lueur surnommée STEVE est un arc de lumière violet souvent accompagné d’une rangée verticale de rayures vertes. La découverte de stries vertes horizontales en dessous de ces rayures (dont une est indiquée dans l’encadré) suggère que les traits verts de STEVE ne sont pas de nature aurorale. Crédits : J. Semeter et al. 2020

Semeter et ses collègues ont examiné des traînées horizontales sous les motifs dans des images haute résolution de STEVE prises par des citoyens. L’analyse a suggéré que les stries dans ces images n’étaient en fait pas des lignes étendues à travers le ciel, mais apparaissaient de cette façon en raison du flou de mouvement, alors que des gouttes sphériques de gaz incandescent se déplaçaient dans l’atmosphère.

Ces taches vertes pourraient provenir de la turbulence dans le torrent de plasma qui crée la bande violette de STEVE, selon Semeter. Les atomes chargés positivement dans le plasma peuvent traverser l’atmosphère sans entrave, formant un arc violet lisse. Pendant ce temps, les électrons dans le plasma sont beaucoup plus légers et plus susceptibles d’être accélérés par les lignes de champ magnétique de la Terre, ce qui donne à ces particules un trajet beaucoup plus erratique dans l’air.

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Un phénomène plasmatique atmosphérique particulier ?

En conséquence, ces électrons à haute énergie peuvent s’emmêler dans de petits vortex sur le bord du flux de plasma, sous la strie violette. Là, les particules pourraient exciter des poches d’oxygène qui deviendraient alors vertes. Pour l’instant, ce n’est qu’une théorie de ce qui pourrait se passer. Des simulations informatiques du plasma s’écoulant dans l’atmosphère pourraient tester l’idée.

Quoi qu’il se passe avec les éléments verts horizontaux de STEVE, « il existe des preuves » qu’ils sont liés au motif vertical. « Nous avons trouvé des événements où ces petites extensions apparaissent avant ou en même temps que la colonne verte située au-dessus ». Et certaines stries horizontales et verticales semblaient liées. « Il semble que l’émission verte se développe en fait vers le haut le long de la ligne de champ magnétique », explique Semeter.

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Si tel est le cas, cela pourrait expliquer pourquoi le motif en palissade de STEVE n’a pas tout à fait la même couleur que les aurores boréales. Bien que ces observations suggèrent que le motif puisse provenir d’interactions de particules spécifiques à STEVE, il est difficile d’en être sûr en se basant uniquement sur des photographies depuis le sol, explique Toshi Nishimura, physicien spatial à l’Université de Boston.

Sources : AGU Advances

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