Le champ magnétique terrestre, il s'avère, est un piégeur magistral. Il attire des particules chargées électriquement depuis l'espace dans un enclos invisible en forme de donut autour de notre planète, appelé le courant annulaire. Cette nuée captive de particules chargées joue un rôle important dans la façon dont la Terre réagit aux conditions changeantes dans l'espace - la météo spatiale - ce qui peut affecter la technologie dont nous dépendons, comme les satellites et les réseaux électriques. Pourtant, malgré des décennies d'étude, nous ignorons encore beaucoup de choses sur cette cellule de détention céleste.
La NASA se prépare à lancer une mission conçue pour fournir une vue unique, de l'intérieur vers l'extérieur, du courant annulaire. Appelée STORIE - Storm Time O+ Ring current Imaging Evolution - elle doit être lancée en mai à bord de la 34e mission de services de réapprovisionnement commercial de SpaceX vers la Station spatiale internationale pour la NASA. La mission vole dans le cadre de la charge utile Space Test Program - Houston 11 (STP-H11), un partenariat entre la Force spatiale américaine et la NASA. Une fois installé robotiquement à l'extérieur de la station spatiale (prévu quelques jours après son arrivée), STORIE regardera vers l'extérieur le courant annulaire, aidant les scientifiques à répondre à des questions de longue date sur la façon dont il croît et rétrécit et de quel type de particules il est fait.
"Ces particules ont des impacts importants sur la météo spatiale", a déclaré Alex Glocer, chercheur principal de STORIE au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, où l'instrument a été conçu et construit. "Nous voulons comprendre comment cette population piégée se constitue et d'où elle vient."
Ces détails sont particulièrement importants lors des tempêtes solaires, lorsque les éruptions du Soleil peuvent entraîner des perturbations magnétiques sur Terre. Semblable aux ceintures de radiation Van Allen de la Terre mais rempli de particules de plus faible énergie, le courant annulaire a tendance à fluctuer en taille, forme et intensité de manière plus dramatique que les ceintures de radiation lors des tempêtes solaires. De plus, dans le courant annulaire, les particules chargées positivement et négativement circulent dans des directions opposées, créant des courants électriques. Ainsi, les changements qui s'y produisent peuvent entraîner des fluctuations magnétiques et des courants induits au sol, affectant potentiellement les pipelines et les lignes électriques. Le courant annulaire peut également contribuer à l'accumulation de charge à la surface des satellites en orbite terrestre, ce qui peut provoquer des dysfonctionnements des engins spatiaux. De plus, lorsque l'énergie augmente dans le courant annulaire, une partie de cette énergie est transférée à la haute atmosphère, la faisant chauffer, gonfler et créer plus de traînée sur les satellites, ce qui peut amener l'engin spatial à se désorbiter plus tôt que prévu.
Cependant, il est difficile d'étudier directement le courant annulaire car les particules qu'il contient sont invisibles. "Vous ne pouvez pas simplement les imager avec une caméra", a expliqué Glocer. Au lieu de cela, STORIE recherchera la lueur des atomes neutres énergétiques, ou ENA, qui se forment lorsque les particules chargées piégées dans le courant annulaire parviennent à s'échapper. Les particules gagnent leur liberté en volant un électron à l'atmosphère externe de la Terre, connue sous le nom d'exosphère, et deviennent neutres. "Une fois que ces particules chargées deviennent neutres, elles ne ressentent plus les effets du champ magnétique terrestre, et elles ne sont plus piégées", a déclaré Glocer. "Elles peuvent simplement s'envoler dans n'importe quelle direction."
En mesurant la vitesse et la direction des ENA, STORIE pourrait aider à répondre à des questions de longue date sur les origines des particules dans le courant annulaire - qu'elles soient fournies par un flux de particules sortant du Soleil, connu sous le nom de vent solaire, ou de la Terre. L'équipe STORIE a conçu l'instrument pour accorder une attention particulière aux atomes d'oxygène chargés positivement (O+) car, selon Glocer, "Quand vous voyez de l'oxygène, cela vient de l'atmosphère. Vous en obtenez très peu du vent solaire." Si STORIE trouve beaucoup d'atomes d'oxygène, les scientifiques sauront que le courant annulaire est largement alimenté par l'atmosphère terrestre, plutôt que par le vent solaire.
Glocer et d'autres scientifiques veulent également savoir si la population de particules chargées du courant annulaire