C'est l'un des plus beaux spectacles de la planète. Les aurores boréales, qui ne se produisent que dans les endroits où les latitudes sont les plus élevées, passionnent des milliers de touristes, photographes et explorateurs depuis leur découverte. Et aussi la science. Le phénomène à l'origine des aurores polaires a toujours intrigué les scientifiques. Malgré de nombreuses spéculations, ils ne sont jamais parvenus à vérifier leur fonctionnement exact. Jusqu'à aujourd'hui.
Selon un article de CNN, un groupe de physiciens de l'université de l'Iowa vient de prouver que «les aurores les plus brillantes sont produites par de puissantes ondes électromagnétiques pendant les tempêtes géomagnétiques». Concrètement, ces ondes –également appelées ondes d'Alfvén– accéléreraient les électrons vers la Terre, ce qui générerait des particules et provoquerait ce spectacle lumineux.
«Les mesures ont révélé que cette petite population d'électrons subit une “accélération résonante” par le champ électrique de l'onde d'Alfvén, comme un surfeur qui prend une vague et qui accélère continuellement en même temps qu'elle», illustre Greg Howes, professeur associé au département de physique et d'astronomie de l'université de l'Iowa et coauteur de l'étude. Une théorie formulée pour la première fois en 1946 par le physicien russe Lev Landau sans que ce dernier ait pu y apporter une preuve formelle.
Mieux comprendre la physique spatiale
Si l'équipe de recherche a réussi à prouver le fonctionnement des aurores boréales, c'est parce qu'elle est parvenue à recréer ce processus en laboratoire. Une première. Pour cela, elle a reproduit le champ magnétique de la Terre dans une chambre de 20 mètres de long, à l'aide des puissantes bobines de champ magnétique du Large Plasma Device, un appareil de physique expérimentale situé à l'université de Californie à Los Angeles.
Les scientifiques ont ainsi généré un plasma –fluide composé de molécules gazeuses électriquement neutres, d'ions positifs et d'électrons négatifs– similaire à celui qui existe dans l'espace près de la Terre, précise la chaîne de télévision américaine. «À l'aide d'une antenne spécialement conçue, nous avons lancé des ondes d'Alfvén dans la machine, un peu comme si on secouait rapidement un tuyau d'arrosage de haut en bas et qu'on regardait l'onde se déplacer le long du tuyau», explique le professeur.
Dès que les électrons ont commencé à «surfer», les scientifiques ont utilisé un autre instrument pour évaluer comment ils gagnaient de l'énergie grâce à l'onde. Si l'expérience n'a pas recréé les sublimes reflets colorés que l'on voit dans le ciel dans les conditions naturelles, les mesures en laboratoire «concordaient clairement avec les prédictions des simulations informatiques et des calculs mathématiques», précise Greg Howes.
Cette étude pourrait également permettre de mieux comprendre la physique spatiale en générale et notamment la météo. Et pour cause, «le mécanisme d'accélération des électrons se produit ailleurs dans le système solaire», ajoute Patrick Koehn, un scientifique de la NASA.
