Ce n'est pas tous les jours qu'un nouveau type d'aurore polaire est découvert. Et c'est encore moins courant que cette aurore permette de mieux comprendre une couche peu connue de l'atmosphère terrestre. Ces « dunes » relèvent donc d'une trouvaille scientifique fascinante.

En 2020, il y a encore de la place pour des découvertes scientifiques sur des phénomènes physiques que l’on pensait déjà bien connaître. Et la science participative n’y est pas pour rien. Dans AGU Advances, un article de recherche publié ce 28 janvier 2020 présente un tout nouveau type d’aurores boréales. Elles ont été découvertes en Finlande grâce à une astrophysicienne professionnelle appuyée par des citizen scientists. Ces nouvelles aurores sont surnommées « dunes ».

Les aurores polaires sont des phénomènes lumineux générés par les vents solaires, au moment où leur flux de particules chargées interagit avec a ionosphère terrestre et ses gaz (oxygène, azote). L’excitation des molécules qui en résulte va faire « pleuvoir » les particules chargées dans la haute atmosphère tout en se traduisant par une réaction lumineuse. L’interaction des particules avec l’azote émet du bleu, du rouge, du violet ; avec l’oxygène, cela émet du rouge et vert. On parle d’aurore boréale au Nord, d’aurore australe au Sud.

Le processus physique à l’œuvre derrière les aurores est fascinant, complexe, et un phénomène singulièrement différent se cache derrière chacune d’entre elles et chaque couleur. C’est ce qui avait motivé l’astrophysicienne finnoise Minna Palmroth à écrire un livre, sous forme de guide, pour les cataloguer et aider à les comprendre. Pour ce livre, elle a référencé toutes les aurores qu’elle a pu observer avec la coopération de passionnés — des scientifiques amateurs. C’est alors qu’ils ont conjointement remarqué qu’un certain type d’aurores référencé ne collait à aucune catégorie identifiée.

L’investigation a pu démarrer et, coup de chance, ces dunes célestes sont réapparues peu de temps après la publication du livre. Les « citoyens scientifiques » ont capturé de nombreuses images du phénomène et les ont envoyé à Palmroth. Grâce à cette base de données exceptionnelle, l’astrophysicienne a été en mesure de caractériser plus en détails ces aurores boréales. Non seulement elles en sont bel et bien une nouvelle catégorie, mais elles offrent aussi une vision plus détaillée de la haute atmosphère terrestre.

Elles viennent d’une couche atmosphère peu connue

Les « dunes » prennent la forme de vagues ondulantes (comme sur une lagune), horizontales, d’un vert flamboyant dont la brillance fluctue. Le phénomène proviendrait des variations dans la densité d’oxygène au sein de la mésosphère — une couche basse de la haute atmosphère, entre 50 et 80 km d’altitude. Il faut imaginer que, dans cette couche de l’atmosphère, il existe des sortes de « mascarets » : c’est ainsi que l’on décrit une brusque marée montante dans une baie, une rivière, un fleuve, qui se traduit par une onde dans l’eau. Mais dans la mésosphère, le processus est équivalent mais avec des atomes d’oxygène qui se densifient brusquement.

« En termes de physique, ce serait une découverte incroyable »

D’après l’article de recherche, ces aurores boréales sous forme de dunes proviendraient de ces fluctuations d’oxygène dans la mésosphère. Une idée qui a son importance, car cette couche-ci de notre planète est peu connue, tant et si bien qu’elle est parfois surnommée « ignorosphère » : elle est difficile à étudier car trop loin des satellites spatiaux et trop loin des radars et ballons terrestres. Si ces aurores sont confirmées comme produit de cette « ignorosphère », alors elles pourraient en devenir un précieux outil d’étude.

« En termes de physique, ce serait une découverte incroyable, car cela représenterait un mécanisme nouveau et jamais observé auparavant de l’interaction entre la ionosphère et l’atmosphère », explique Palmroth. L’astrophysicienne pense également que la découverte de ces dunes est une preuve de l’importance de la science participative, et que cela peut «  créer un intérêt général envers la physique, montrant combien les citoyens peuvent prendre part à la science en aidant à découvrir de nouveaux phénomènes ».

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