Une récente découverte scientifique par la NASA met en lumière l’existence d’un troisième champ de force autour de notre planète, le champ électrique ambipolar. Cette révélation soulève des questions fascinantes sur la dynamique des particules chargées au-dessus des pôles et pourrait avoir des implications significatives pour notre compréhension de l’atmosphère terrestre.
Les scientifiques de la NASA ont découvert un troisième champ d’énergie global autour de la Terre. Connue sous le nom de champ électrique ambipolaire, cette force conduit les particules chargées dans l’espace au-dessus des pôles.
Qu’est-ce qui provoque le champ électrique ambipolaire ?
On sait qu’il existe deux grands champs d’énergie globaux autour de la Terre – le champ gravitationnel, généré par la masse de la planète, et le champ électromagnétique, produit par l’agitation des métaux dans le noyau. Cela fait des décennies qu’on émet l’hypothèse d’un troisième champ, mais une nouvelle étude de la NASA l’a finalement confirmé grâce à des mesures.
Depuis les années 60, les engins spatiaux qui ont survolé les pôles de la Terre ont détecté beaucoup plus de particules que prévu s’échappant de l’atmosphère dans l’espace. Ce « vent polaire » était étrangement composé de particules se déplaçant à des vitesses supersoniques, bien qu’elles restent froides, contrairement à ce qui était attendu. Ainsi, les scientifiques ont théorisé que cela pourrait résulter d’un phénomène qu’ils ont appelé champ électrique ambipolaire.
Selon l’hypothèse, ce champ devrait commencer à une altitude d’environ 250 km au-dessus des pôles. C’est à cette hauteur de l’atmosphère que les électrons sont plus facilement expulsés des atomes d’hydrogène et d’oxygène, laissant derrière eux un ion de charge positive. Ces ions sont beaucoup plus lourds que les électrons, de sorte que, si la gravité était la seule force agissant sur eux, avec le temps, ils devraient se séparer alors que les ions tombent vers le bas et les électrons sont projetés dans l’espace.
Mais comme les ions et les électrons ont des charges opposées, ils continuent à s’attirer mutuellement. Cela signifie que chacun tire sur l’autre alors qu’ils se déplacent dans des directions opposées, ce qui a pour résultat final d’augmenter la « hauteur d’échelle » de l’atmosphère au-dessus des pôles, la rendant essentiellement plus dense à une altitude supérieure à celle qui serait autrement.
Nous savons qu’il existe, mais il n’y a pas de technologie pour le détecter
Pour intrigante que soit cette histoire, ce champ électrique ambipolaire serait extrêmement faible et ne pourrait être détecté qu’à des centaines de kilomètres de distance, donc aucun instrument n’a encore été suffisamment sensible pour le capter. Tester l’hypothèse une bonne fois pour toutes était l’objectif de la mission Endurance de la NASA, qui a maintenant enfin produit des résultats.
La mission s’est conclue par un lancement le 11 mai 2022, depuis la fusée la plus septentrionale du monde, située dans l’archipel du Svalbard, au nord de la Norvège. Là, l’Endurance est partie pour une mission de 19 minutes pour étudier ce champ avant de plonger dans la mer du Groenland.
Les instruments à bord ont mesuré les variations du potentiel électrique depuis l’altitude à laquelle le champ devait commencer – 250 km – jusqu’à la hauteur maximale atteinte, qui était de 768 km. Et, en effet, ils ont détecté une variation de 0,55 volts.
Un demi-volt, c’est presque rien – c’est aussi puissant qu’une pile de montre. Mais c’est la quantité exacte pour expliquer le vent polaire.
A déclaré Glynn Collinson, chercheur principal de la mission Endurance.
Ça ne semble pas beaucoup, mais pour les ions d’hydrogène, le type le plus courant dans le vent polaire, ce champ électrique exerce une force plus de 10 fois supérieure à celle de la gravité, ce qui aide à les projeter dans l’espace à des vitesses supersoniques. Les ions d’oxygène reçoivent également un coup de pouce substantiel. L’expérience a également mesuré une augmentation de 271 % de la hauteur de l’échelle de l’ionosphère.
Maintenant que ce champ électrique a enfin été détecté, les scientifiques peuvent commencer à enquêter sur la manière dont il a affecté l’évolution de l’atmosphère au cours de l’histoire de la Terre.