Les orbiteurs de l’ESA surveillent une supertempête solaire frapper la planète Rouge !

En mai 2024, la Terre a subi la plus grande tempête solaire enregistrée depuis plus de 20 ans, déclenchant des aurores visibles jusqu’au Mexique. Cette tempête a également frappé Mars. Heureusement, les orbiteurs de l’ESA, Mars Express et l’ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), se trouvaient au bon endroit au bon moment ; le TGO a mesuré une dose de radiation équivalente à 200 jours normaux en seulement 64 heures.

Une nouvelle étude récemment publiée dans Nature Communications révèle plus en détail comment cette activité tempétueuse intense a affecté la planète rouge.

“L’impact était remarquable : l’atmosphère supérieure de Mars a été inondée par des électrons,” déclare Jacob Parrott, chercheur à l’ESA et auteur principal de l’étude. “C’était la plus grande réponse à une tempête solaire jamais observée sur Mars.” Cette supertempête a entraîné une augmentation considérable des électrons à deux altitudes distinctes de l’atmosphère martienne, avec des hausses respectives de 45 % et 278 %. Nous n’avons jamais observé autant d’électrons dans cette couche de l’atmosphère de Mars.

“La tempête a également provoqué des erreurs informatiques sur les deux orbiteurs, un risque typique des conditions météorologiques spatiales, » ajoute Jacob. « Heureusement, les engins spatiaux ont été conçus pour cela, avec des composants résistants aux radiations et des systèmes spécifiques pour détecter et corriger ces erreurs. Leur récupération a été rapide.”

Pionnier d’une nouvelle technique

Pour évaluer l’impact de la supertempête sur Mars, Jacob et ses collègues ont utilisé une technique actuellement mise en avant par l’ESA, appelée occultation radio.

Tout d’abord, Mars Express a émis un signal radio vers le TGO au moment même où il disparaissait derrière l’horizon martien. Pendant ce temps, le signal radio a été dévié par les différentes couches de l’atmosphère de Mars avant d’être récupéré par l’orbiteur, permettant aux scientifiques d’en apprendre davantage sur chaque couche. Les chercheurs ont également utilisé des observations de la mission MAVEN de la NASA pour confirmer les densités d’électrons.

“Cette technique est en fait utilisée depuis des décennies pour explorer le Système Solaire, mais avec des signaux émis d’un engin spatial vers la Terre,” explique Colin Wilson, scientifique de projet pour Mars Express et TGO et co-auteur de l’étude. “Il n’y a que dans les cinq dernières années que nous avons commencé à l’utiliser entre deux engins spatiaux, comme Mars Express et TGO. C’est formidable de la voir en action.”

L’ESA utilise régulièrement l’occultation radio entre orbiteurs sur Terre et prévoit de l’utiliser plus souvent lors de futures missions planétaires.

Des mondes différents, des météos différentes

La supertempête a été vécue de manière très différente sur Terre et sur Mars, soulignant les différences entre ces deux mondes.

Sur Terre, la réponse de l’atmosphère supérieure a été plus atténuée grâce à l’effet de protection du champ magnétique terrestre. Ce dernier dévie une grande partie des particules de la tempête solaire, les dirigeant vers les pôles où elles provoquent des aurores.

Bien que ces différences compliquent les comparaisons directes entre les planètes, comprendre comment l’activité solaire impacte les résidents du Système solaire – en d’autres termes, la prévision de la météo spatiale – est d’une grande importance. Sur Terre, les tempêtes solaires peuvent être dangereuses pour les astronautes et les équipements en orbite, et peuvent perturber nos satellites et systèmes, tels que l’alimentation, la radio et la navigation.

Cependant, l’étude de la météo spatiale est complexe, car le Soleil émet des radiations et des matériaux de manière erratique, rendant les mesures ciblées largement opportunistes. “Heureusement, nous avons pu utiliser cette nouvelle technique avec Mars Express et TGO juste 10 minutes après qu’une grande éruption solaire ait frappé Mars. Actuellement, nous n’effectuons que deux observations par semaine à Mars, donc le timing était extrêmement chanceux,” ajoute Jacob.

Jacob et ses collègues ont capturé les conséquences de trois événements solaires différents – tous faisant partie de la même tempête, mais différents en termes de ce qu’ils ont émis dans l’espace. Ensemble, ces événements ont envoyé un plasma magnétisé, énergique et en mouvement rapide vers Mars. Lorsque cette déferlante de matériel a frappé l’atmosphère supérieure de la planète, elle a interagi avec des atomes neutres et leur a arraché des électrons, remplissant la région d’électrons et de particules chargées.

“Les résultats améliorent notre compréhension de Mars en révélant comment les tempêtes solaires déposent de l’énergie et des particules dans l’atmosphère martienne – une question importante, car nous savons que la planète a perdu d’énormes quantités d’eau et la plupart de son atmosphère dans l’espace, probablement en raison du vent continu de particules émanant du Soleil,” précise Colin.

“Mais il y a un autre aspect : la structure et le contenu de l’atmosphère d’une planète influencent la façon dont les signaux radio se déplacent dans l’espace. Si l’atmosphère supérieure de Mars est saturée d’électrons, cela pourrait bloquer les signaux que nous utilisons pour explorer la surface de la planète par radar, ce qui devient une considération clé dans le cadre de notre planification de mission – impactant notre capacité à enquêter sur d’autres mondes.”