Les tempêtes solaires cataclysmiques peuvent être rares, mais elles existent bel et bien. Et contrairement à l’épisode légendaire de 1859, l’Événement Carrington — qui a mis hors service les télégraphes à travers l’Europe et l’Amérique du Nord et fait descendre les aurores boréales jusqu’en Floride — certaines se sont produites suffisamment récemment pour nous donner une idée de ce que pourraient supporter nos équipements électroniques modernes. Les radiations solaires des « Tempêtes d’Halloween » de 2003, par exemple, ont perturbé un système de navigation de la Federal Aviation Administration pendant 26 heures et ont conduit à la première alerte officielle de doses de radiation excessives sur des vols commerciaux.
Mais des physiciens de l’espace dirigés par le Goddard Space Flight Center de la NASA, dans le Maryland, ont récemment déterminé que la rareté même de ces grandes tempêtes solaires pourrait amener les scientifiques et les décideurs à sous-estimer les scénarios extrêmes concernant l’impact du météo spatiale. Comme détaillé dans leur nouvelle étude, publiée dans la revue Nature, des « mesures erronées » en cours auraient également biaisé ces estimations, renforçant la théorie dominante selon laquelle il existerait une sorte de limite supérieure à l’énergie des sursauts de tempêtes solaires qui peut être transférée dans l’ionosphère polaire de la Terre. Étonnamment, il pourrait n’y avoir aucune limite.
« Heureusement, ces cas extrêmement extrêmes restent rares, mais cela signifie aussi que nous disposons de données limitées et seul le temps nous dira ce qui se passerait lors d’un événement extrêmement rare, du type une fois tous les mille ans », a déclaré Maria Walach, coauteure de l’étude, dans un communiqué. « S’il n’existe pas de limite supérieure à la réponse de notre planète au vent solaire, la modélisation des cas extrêmes doit en tenir compte et nous devrions rester vigilants quant aux effets de la météo spatiale », selon Walach, enseignante en physique spatiale à l’Université Lancaster.
Un problème de définition
Le problème, selon Walach et ses coauteurs, ne part pas d’une défaillance d’équipement, mais de certaines des hypothèses fondamentales qui guident depuis longtemps l’interprétation des mesures liées au climat spatial.
Des engins spatiaux comme l’IMAP de la NASA, par exemple, se situent à un peu près un million de miles de la Terre dans un point gravitationnel appelé Lagrange 1 (L1), où ils peuvent fournir des données d’alerte précoce constantes sur les émissions solaires dirigées vers la Terre. À L1, ces sondes restent essentiellement immobiles, bloquées dans une orbite où les forces gravitationnelles de la Terre et du Soleil s’annulent mutuellement. Mais — comme évaluer la force d’une vague océanique en mesurant la puissance qu’elle déploie quand elle s’écrase sur le rivage — ces mesures ne prennent pas en compte les effets dissipateurs lorsque les particules énergétiques d’une éruption solaire traversent l’espace.
Le résultat est que ces données semblent surestimer de manière fiable le vent solaire atteignant l’ionosphère terrestre, en s’appuyant sur des mesures prises avant que ces particules n’entrent dans la magnétosheath protectrice de notre planète, où les tempêtes solaires sont « influencées par les conditions locales du plasma et des champs », écrivent les chercheurs.
« En général, nous supposons que la vérité se situe autour de ce qui est mesuré. Mais la théorie des probabilités dit qu’elle penche d’un seul côté », a déclaré, dans un communiqué, le chercheur principal de l’étude, le physicien de Goddard Nithin Sivadas. « C’est pourquoi les risques liés à la météo spatiale semblent sous-estimés. »
Plus près de la Terre
Walach, Sivadas et leurs collègues ont concentré leur attention sur des mesures de météo spatiale issues de satellites plus proches de la Terre, notamment l’imagerie tout-écran THEMIS de la NASA, MMS et DoubleStar, entre autres. Cette série d’engins leur a permis de comparer plus d’un million de mesures du vent solaire par rapport aux relevés habituels du magnétosheath et de la magnétosphère situés bien plus haut, à la lisière de l’atmosphère supérieure terrestre et au-delà.
En résumé, « il n’existe actuellement aucune preuve statistique permettant de suggérer une limite supérieure à l’énergie transférée du vent solaire vers l’ionosphère polaire », ont conclu les chercheurs.
C’est ici que la rareté des tempêtes solaires extrêmes alimente l’incertitude actuelle des chercheurs. « Le champ magnétique de notre planète fait un excellent travail pour nous protéger contre de nombreux effets de la météo spatiale », a remarqué Walach. « Il existe toutefois des cas extrêmes, où les satellites retombent sur Terre de façon inattendue, ou nous perdons les communications et les signaux GPS. »
Autrement dit, en attendant une grosse tempête, il peut être difficile de prédire comment la magnétosphère terrestre va tenir le coup.
